Теплотехника, теплогазоснабжение и вентиляция
Теория теплообмена, физическая суть теплопроводности, закон Фурье. Теплопроводность строительных материалов, конвективный теплообмен, закон Ньютона-Рихмана. Отопления и вентиляция помещений. Газоснабжение, котельные, наружные и внутренние газопроводы.
| Рубрика | Строительство и архитектура |
| Вид | курс лекций |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 13.12.2010 |
| Размер файла | 1,6 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Сопротивление паропроницанию (величина, обратная коэффициенту паропроницаемости) для однородного слоя материала определяется по формуле:
Rп=/. (3.18)
Для предупреждения конденсации влаги на внутренней поверхности наружного ограждения необходимо, чтобы tв>tр. Температура точки росы tр воздуха помещения определяется по формуле:
tр=20,1-(5,75-0,00206eв)2. (3.19)
Если условие tв>tр не соблюдается, то необходимо увеличить сопротивление теплопередаче ограждения R0. Кроме того, целесообразны вентилирование помещений, обдувка или обогрев внутренних поверхностей ограждения.
Лекция 4
Тепловой баланс помещений. Расчёт баланса тепла помещений и определение тепловой мощности системы отопления
Тепловой баланс помещений [1, с.103-106]
Система отопления предназначена для создания в холодный период года в помещениях здания заданной температуры воздуха, соответствующей комфортным условиям и отвечающей требованиям технологического процесса. Тепловой режим в зависимости от назначения помещений может быть как постоянным, так и переменным.
Постоянный тепловой режим должен поддерживаться круглосуточно в течение всего отопительного периода в зданиях: жилых, производственных с непрерывным режимом работы, детских и лечебных учреждений, гостиниц, санаториев и т.д. теплообмен фурье отопление вентиляция
Переменный тепловой режим характерен для производственных зданий с одно- и двухсменной работой, а также для ряда общественных зданий (административные, торговые, учебные и т.п.) и зданий предприятий обслуживания населения. В помещениях этих зданий необходимые тепловые условия поддерживают только в рабочее время. В нерабочее время используют либо имеющуюся систему отопления, либо устраивают дежурное отопление, поддерживающее в помещении пониженную температуру воздуха. Если в рабочее время теплопоступления превышают потери теплоты, то устраивают только дежурное отопление.
Для решения вопроса о необходимости устройства и мощности системы отопления сопоставляют величины теплопотерь (расхода теплоты) и теплопоступления в расчётном режиме (при максимальном дефиците теплоты). Если теплопотери окажутся больше тепловыделений, то требуется отопление помещений.
Тепловая мощность системы отопления для компенсации теплонедостатка в помещении определяется из выражения:
Qсо=Qпот-Qпост, (4.1)
где: Qсо - теплонедостаток, т.е. расчётная мощность системы отопления, Вт;
Qпот - суммарные тепловые потери помещениями, Вт;
Qпост - суммарные теплопоступления в помещения, Вт.
Если в здании (обычно производственном) Qпост>Qпот, то отапливать помещение не нужно, а теплоизбыток устраняется, например, работой приточной вентиляции.
В общем случае потери теплоты определяются следующим образом:
Qпот=Qогр+Qи+Qмат+Qпроч, (4.2)
где: Qогр - теплопотери через наружные ограждающие конструкции, Вт;
Qи - теплопотери на нагревание инфильтрующегося воздуха, Вт;
Qмат - теплопотери на нагревание материалов и транспорта, поступающих в помещение, и имеющих температуру ниже температуры воздуха в помещении, Вт;
Qпроч - прочие неучтённые теплопотери, Вт.
Теплопоступления в помещение в общем случае определяются по формуле:
Qпост=Qоб+Qмат+Qбыт+Qэл+Qчел+Qср+Qпроч, (4.3)
где: Qоб - теплопоступления от технологического оборудования, Вт;
Qмат - теплопоступления от материалов и транспорта, поступающих в помещение, и имеющих температуру выше температуры воздуха в помещении, Вт;
Qбыт - бытовые тепловыделения, Вт;
Qэл - теплопоступления от электрооборудования и освещения, Вт;
Qчел - теплопоступления от людей, Вт;
Qср - теплопоступления за счёт солнечной радиации, Вт;
Qпроч - прочие неучтённые теплопоступления, Вт.
Для помещений конкретных зданий выражения (4.2) и (4.3) упрощаются, так как не всегда имеются все виды теплопотерь и теплопоступлений, вошедших в эти выражения.
Так, для комнат и кухонь жилых зданий учитывают только теплопотери через ограждающие конструкции и потери, связанные с нагреванием инфильтрующегося воздуха, а также бытовые тепловыделения.
Определение тепловой мощности системы отопления [6, приложение 12]
В соответствии с требованиями приложения 12 [6] расчётная тепловая мощность, кВт, системы отопления должна определяться по формуле:
Q=Q1b1b2+Q2-Q3, (4.4)
где: Q1 - расчётные тепловые потери здания, кВт, определяемые по формуле:
Q1=(Qа+Qв), (4.5)
где: Qа - тепловой поток, кВт, через ограждающие конструкции;
Qв - потери теплоты, кВт, на нагревание инфильтрующегося воздуха.
Величины Qа и Qв рассчитываются для каждого отапливаемого помещения.
b1 - коэффициент учёта дополнительного теплового потока устанавливаемых отопительных приборов за счёт округления сверх расчётной величины, принимаемый по таблице 1 приложения 12 [6];
b2 - коэффициент учёта дополнительных потерь теплоты отопительными приборами, расположенными у наружных ограждений при отсутствии теплозащитных экранов, принимаемый по таблице 2 приложения 12 [6];
Q2 - потери теплоты, кВт, трубопроводами, проходящими в не отапливаемых помещениях;
Q3 - тепловой поток, кВт, регулярно поступающий от освещения, оборудования и людей, который следует учитывать в целом на систему отопления здания. Для жилых домов величину следует учитывать из расчёта 0,01 кВт на 1м2 общей площади.
Теплопотери через ограждающие конструкции [1, с.106-112]
Тепловой поток Qа, кВт, рассчитывается для каждого элемента ограждающей конструкции по формуле:
Qа=(1/R)A(tв-tн)(1-)n10-3, (4.6)
где: А - расчётная площадь ограждающей конструкции, м2.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Площади отдельных ограждений измеряются по планам и разрезам здания в соответствии с рис. 4.1 и 4.2.
Для подсчёта площадей ограждающих конструкций линейные размеры их принимаются с погрешностью до 0,1 м, а величины площадей округляются с погрешностью 0,1 м2. Потери теплоты через полы, расположенные на грунте или на лагах, из-за сложности точного решения задачи определяются на практике упрощённым методом - по зонам-полосам шириной 2 м, параллельным наружным стенам (см. рис. 4.2).
R - сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции, м2С/Вт, которое определяется согласно требованиям СНиП II-3-79** (кроме полов на грунте). Для полов на грунте и стен, расположенных ниже уровня земли, сопротивление теплопередаче определяется согласно п.3 приложения 12 [6].
tв - расчётная температура внутреннего воздуха, С, принимаемая согласно требованиям норм проектирования зданий различного назначения с учётом повышения её в зависимости от высоты помещения;
tн - расчётная температура наружного воздуха, С, принимаемая по данным приложения 8 [6], или температура воздуха смежного помещения, если его температура более чем на 3С отличается от температуры помещения, для которого рассчитываются теплопотери;
n - коэффициент, принимаемый в зависимости от положения наружной поверхности ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху и определяемый по СНиП II-3-79**;
- добавочные потери теплоты в долях от основных потерь, учитываемые:
а) для наружных вертикальных и наклонных ограждений, ориентированных на направления, откуда в январе дует ветер со скоростью, превышающей 4,5 м/с с повторяемостью не менее 15% (согласно СНиП 2.01.01.-82) в размере 0,05 при скорости ветра до 5 м/с и в размере 0,10 при скорости 5 м/с и более; при типовом проектировании добавочные потери следует учитывать в размере 0,10 для первого и второго этажей и 0,05 - для третьего этажа;
б) для наружных вертикальных и наклонных ограждений многоэтажных зданий в размере 0,20 для первого и второго этажей; 0,15 - для третьего; 0,10 - для четвёртого этажа зданий с числом этажей 16 и более; для 10-15-этажных зданий добавочные потери следует учитывать в размере 0,10 для первого и второго этажей и 0,05 - для третьего этажа.
Теплопотери на нагрев инфильтрующегося воздуха [1, с.112-114]
Потери тепла на нагрев инфильтрующегося воздуха Qв, кВт, рассчитываются для каждого отапливаемого помещения, имеющего одно или большее количество окон или балконных дверей в наружных стенах, исходя из необходимости обеспечения подогрева отопительными приборами наружного воздуха в объёме однократного воздухообмена в час по формуле:
Qв=0,337Апh(tв-tн)10-3, (4.7)
где: Ап - площадь пола помещения, м2;
h - высота помещения от пола до потолка, м, но не более 3,5.
Потери тепла Qв, кВт, на нагревание наружного воздуха, проникающего во входные вестибюли (холлы) и лестничные клетки через открывающиеся в холодное время года наружные двери при отсутствии воздушно-тепловых завес следует рассчитывать по формуле:
Qв=0,7В(Н+0,8Р)(tв-tн)10-3, (4.8)
где: Н - высота здания, м;
P - количество людей, находящихся в здании;
B - коэффициент, учитывающий количество входных тамбуров. При одном тамбуре (две двери) B=1,0, при двух тамбурах (три двери) B=0,6.
Потери тепла Q2, кВт, трубопроводами, проходящими в не отапливаемых помещениях, следует определять по формуле:
Qв=ql10-3, (4.9)
где: l - длины участков теплоизолированных трубопроводов различных диаметров, прокладываемых в не отапливаемых помещениях, м;
q - нормированная линейная плотность теплового потока теплоизолированного трубопровода, принимаемая по п. 3.23 [6].
Лекция 5
Теплообменные аппараты. Классификация, методы расчёта их размеров. Отопительные приборы, их характеристики, размещение в помещениях
Теплообменные аппараты [1, с.72-73]
Теплообменными аппаратами (теплообменниками) называются устройства, предназначенные для передачи теплоты от одного теплоносителя к другому. В качестве теплоносителей в них используют пар, горячую воду, дымовые газы и другие тела. По принципу действия и конструктивному оформлению теплообменники разделяются на рекуперативные, регенеративные и смесительные.
Рекуперативные аппараты (рекуператоры) - теплопередача от греющего теплоносителя к нагреваемому происходит через разделяющую их твёрдую стенку, например, стенку трубы. Примером таких теплообменников могут быть котельный агрегат, нагревательный прибор и т.п.
Размещено на http://www.allbest.ru/
В зависимости от взаимного направления движения теплоносителей теплообменники этого типа подразделяются на противоточные (рис. 5.1а), прямоточные (рис. 5.1б) и перекрёстные (рис. 5.1в)
Регенеративные аппараты (регенераторы) - процесс теплообмена происходит в условиях нестационарного режима. Имеют специальные насадки из огнеупорного кирпича или других материалов, которые поочерёдно омываются то греющим, то нагреваемым теплоносителями. В первом случае насадка регенератора аккумулирует теплоту от греющего теплоносителя, а затем отдаёт её при омывании насадков нагреваемым теплоносителем.
Примером регенеративных теплообменников могут служить регенераторы стекловаренных и мартеновских печей, куперы доменных печей. С помощью таких теплообменников утилизируется теплота отходящих газов агрегатов и экономится топливо.
Смесительные теплообменники - процесс теплообмена осуществляется при непосредственном соприкосновении и перемешивании теплоносителей. Примером смесительных теплообменников могут служить скруббер, градирня - устройства, в которых теплообмен между газом и жидкостью происходит при контакте распыленной на капли жидкости с газом.
Рекуперативные и регенеративные теплообменники называют поверхностными, а смесительные - контактными.
Расчёт теплообменных аппаратов [1, с.73-76]
Тепловые расчёты теплообменников разделяются на проектные (конструктивные) и поверочные.
Целью конструктивного расчёта является определение площади поверхности теплообмена, необходимой для обеспечения заданного теплового потока (при заданных параметрах греющего и нагреваемого теплоносителей).
Поверочный расчёт теплообменника выполняется, если известна поверхность теплообмена, начальные температуры теплоносителей, их теплоёмкости и расход, а определяемыми являются конечные температуры теплоносителей и передаваемый тепловой поток.
Тепловой расчёт теплообменного аппарата базируется на двух основных уравнениях: теплового баланса и теплопередачи.
При конструктивном тепловом расчёте площадь рабочей поверхности теплообменника F, м2, определяется из основного уравнения теплопередачи:
F=Q/(ktср), (5.1)
где: Q - тепловой поток через поверхность теплообмена, Вт;
k - коэффициент теплопередачи, Вт/м2К;
tср - средний температурный напор по всей поверхности нагрева, С.
Из этого уравнения следует, что при определении поверхности теплообмена задача сводится к вычислению коэффициента k и среднего по всей поверхности температурного напора tср.
Коэффициент теплопередачи k зависит от вида и скорости движения теплоносителя, параметров его состояния, материала стенок, через которые передаётся теплота, от степени их загрязнения и др.
В процессе теплообмена температура теплоносителей не остаётся постоянной. Поэтому величина движущей силы теплообмена - температурного напора по длине аппарата меняется и зачастую существенно. В расчётах аппаратов используется среднее значение температурного напора tср. Если отношение разности температур теплоносителей на входе в аппарат и на выходе из него не превышает 1,7, то tср определяется как среднеарифметическое большего (tб) и меньшего (tм) перепадов, т.е.:
tср=(tб+tм)/2. (5.2)
При tб/tм>1,7, то tср определяют из выражения:
., (5.3)
а температурный напор называется среднелогарифмическим.
Отопительные приборы [1, с.174-188]
Отопительные приборы являются основным элементом системы отопления и должны отвечать комплексу требований.
Теплотехнические требования. Отопительные приборы должны хорошо передавать теплоту от теплоносителя (воды или пара) отапливаемым помещениям, т.е. чтобы коэффициент теплопередачи их был как можно выше (не менее 9-10 Вт/м2К). Для современных конструкций отопительных приборов он находится в пределах 4,5-17 Вт/м2К.
Санитарно-гигиенические требования. Конструкция и форма (вид) поверхности прибора не должны приводить к скоплению пыли и позволяли её легко удалять.
Технико-экономические требования: минимальная заводская стоимость; минимальный расход металла; соответствие конструкции прибора требованиям технологии их массового производства; секционность, позволяющая компоновать прибор с требуемой площадью поверхности нагрева.
Архитектурно-строительные требования. Сокращение площади, занимаемой отопительными приборами, и обеспечение их приятного внешнего вида.
Монтажные требования. Конструкция прибора должна благоприятствовать автоматизации производства и быть удобной в монтаже. Приборы должны быть прочными, удобными для транспортировки и монтажа, а их стенки паро- и водонепроницаемыми, температуроустойчивыми.
Отопительные приборы, применяемые в системах центрального отопления, подразделяются:
- по преобладающему способу теплоотдачи:
· радиационные (подвесные панели);
· конвективно-радиационные (приборы с гладкой внешней поверхностью);
· конвективные (конвекторы с ребристой поверхностью и ребристые трубы);
- по виду материала:
· металлические (чугунные из серого чугуна и стальные из листовой стали и стальных труб);
· малометаллические (комбинированные);
· неметаллические (керамические радиаторы, бетонные панели с заделанными стеклянными или пластмассовыми трубами или с пустотами, вообще без труб и др.);
- по характеру внешней поверхности:
· гладкие (радиаторы, панели, гладкотрубные приборы);
· ребристые (конвекторы, ребристые трубы, калориферы).
Радиаторы чугунные. Промышленность выпускает секционные и блочные чугунные радиаторы. Секционные радиаторы собирают из отдельных секций, блочные - из блоков в две-четыре секции. Секции радиаторов, в зависимости от числа вертикальных каналов, подразделяются на одно-, двух- и многоканальные. Наибольшее распространение получили двухканальные секции (лучше отвечают санитарно-гигиеническим требованиям).
Отдельные блоки или секции соединяют между собой посредством ниппелей из ковкого чугуна, имеющих наружную правую и левую резьбу и два выступа внутри для ключа. Ниппели ввёртывают одновременно вверху и внизу в две секции или в два блока.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Наиболее распространены чугунные радиаторы МС-140, МС-90, М-90 с двумя колоннами по глубине (рис. 5.2).
Радиаторы МС-140 и МС-90 рассчитаны на избыточное давление до 0,9 МПа, что расширяет область их применения, все остальные чугунные радиаторы - до 0,6 МПа. У всех названных радиаторов в отличие от снятого с производства радиатора М-140-АО отсутствует межколонное оребрение, что наряду с другими конструктивными особенностями определяет их улучшенные гигиенические и эстетические качества.
По монтажной высоте радиаторы подразделяют на высокие - 1000 мм, средние - 500 мм, низкие - 300 мм. Наиболее широко применяют средние радиаторы. Каждый радиатор имеет четыре чугунные пробки, ввёрнутые в ниппельные отверстия крайних секций; две из них - сквозные, с внутренней резьбой 15-20 мм - служат для присоединения приборов к трубопроводам.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Производство чугунных радиаторов требует большого расхода металла, приводит к загрязнению окружающей среды, они трудоёмки в изготовлении и монтаже. Поэтому, несмотря на их достоинства (коррозионностойкость, отлаженность технологии изготовления и др.) их производство сокращается.
Радиаторы стальные. Промышленностью выпускаются однорядные и двухрядные стальные панельные радиаторы: штампованные колончатые типа РСВ1 и штампованные змеевиковые типа РСГ2.
Однорядный стальной штампованный радиатор типа РСВ1 (рис. 5.3а) состоит из двух штампованных стальных листов толщиной 1,4-1,5 мм, соединённых между собой контактной сваркой и образующих ряд параллельных вертикальных каналов, объединённых сверху и снизу горизонтальными коллекторами.
Панель стального радиатора РСГ2 (рис. 5.3б), как и радиатора РСВ1 состоит из двух стальных листов толщиной 1,4-1,5 мм, соединённых между собой контактной сваркой и образующих ряд горизонтальных каналов для прохода теплоносителя.
Стальные радиаторы типа РСВ1 и РСГ2 по сравнению с литыми чугунными имеют примерно вдвое меньшую массу, на 25-30% дешевле, на транспортирование и монтаж требуются меньшие затраты. Благодаря малой строительной глубине их удобно устанавливать открыто под окнами и у стены.
Область применения стальных радиаторов-панелей ограничена системами отопления, использующими обработанную теплофикационную воду, корродирующее действие которой незначительно.
Ребристые трубы. Ребристые трубы изготавливают чугунными длиной 0,5; 0,75; 1; 1,5 и 2 м с круглыми рёбрами и поверхностью нагрева 1; 1,5; 2; 3 и 4 м2 (рис. 5.4). На концах трубы предусмотрены фланцы для присоединения их к фланцам трубопроводов системы отопления.
Оребрённость прибора увеличивает теплоотдающую поверхность, но затрудняет очистку его от пыли и понижает коэффициент теплопередачи. Ребристые трубы в помещениях с продолжительным пребыванием людей не устанавливают.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Конвекторы. В последние годы стали широко применяться конвекторы - отопительные приборы, передающие теплоту в основном конвективным путём.
Конвектор «Аккорд» (рис. 5.5) - предназначен для систем отопления жилых, общественных и производственных зданий с температурой теплоносителя до 150С и давлением до 1 МПа. Состоит из двух электросварных труб диаметром 20 мм и П-образных пластин оребрения, изготовляемых из листовой стали толщиной 0,8 мм. Поверхность конвекторов покрывается эмалью ПФ-115.
Выпускается восемь типоразмеров конвекторов (проходных и концевых) в однорядном исполнении с площадью поверхности 0,98-3,26 м2 и восемь типоразмеров конвекторов (концевых) в двухрядном по высоте исполнении с площадью поверхности нагрева 1,95-6,50 м2. Высота конвекторов 300 мм (однорядного) и 645 мм (двухрядного).
Конвектор «Север» по конструкции аналогичен конвектору «Аккорд», но П-образные пластины штампуются из дюралюминиевой ленты или листа толщиной 1 мм. Выпускается 18 типоразмеров конвекторов «Север» (проходных и концевых).
Также выпускаются промышленностью и другие типы конвекторов - конвектор «Ритм» с кожухом напольный низкий, предназначенный для общественных зданий; «Комфорт»; КВ; «Универсал» и другие.
Размещение и установка отопительных приборов в помещении [1, с.188-193]
Отопительные приборы системы центрального отопления размещают у наружных стен (рис. 5.6), преимущественно под окнами, так как в результате уменьшаются холодные токи воздуха вблизи окон. С целью минимального выступа приборов в помещение в стене часто делают ниши глубиной до 130 мм. При такой глубине коэффициент теплопередачи прибора принимают такой же, как и для прибора, установленного без ниши.
Тип отопительного прибора выбирают в соответствии с характером и назначением данного здания и помещения. При повышенных санитарно-гигиенических требованиях рекомендуются приборы с гладкой поверхностью, лучше всего панельные, совмещённые со строительными конструкциями; при нормальных санитарно-гигиенических требованиях можно применять приборы с гладкой и с ребристой поверхностью, причём следует выбирать не более одного-двух типов приборов для всего здания; при пониженных санитарно-гигиенических требованиях в помещениях, предназначенных для кратковременного пребывания людей, используются приборы любого вида, предпочтение следует отдавать приборам с высокими технико-экономическими показателями.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рекомендации по выбору отопительных приборов и предельная температура на их поверхности приведены в приложении 10 [4].
Лекция 6
Системы отопления. Классификация и характеристики различных систем отопления. Теплопроводы систем отопления, их размещение
Системы отопления. Общие сведения [1, с.121-123]
Система отопления (СО) представляет собой комплекс элементов, предназначенных для получения, переноса и передачи необходимого количества теплоты в обогреваемые помещения. Каждая СО включает в себя три основных элемента (рис. 6.1): теплогенератор 1, служащий для получения теплоты и передачи её теплоносителю; система теплопроводов 2 для транспортировки по ним теплоносителя от теплогенератора к отопительным приборам; отопительные приборы 3, передающие теплоту от теплоносителя воздуху и ограждениям помещения 4.
В качестве теплогенератора для СО может служить отопительный котельный агрегат, в котором сжигается топливо, а выделяющаяся теплота передаётся теплоносителю, или любой другой теплообменный аппарат, использующий иной, чем в СО теплоноситель.
Требования к СО:
Размещено на http://www.allbest.ru/
- санитарно-гигиенические - обеспечение требуемых соответствующими нормами температур воздуха в помещении и поверхностей наружных ограждений;
- экономические - обеспечение минимума приведенных затрат по сооружению и эксплуатации, минимальный расход металла;
- строительные - обеспечение соответствия архитектурно-планировочным и инструктивным решениям здания;
- монтажные - обеспечение монтажа индустриальными методами с максимальным использованием унифицированных узлов заводского изготовления при минимальном количестве типоразмеров;
- эксплуатационные - простота и удобство обслуживания, управления и ремонта, надёжность, безопасность и бесшумность действия;
- эстетические - хорошая сочетаемость с внутренней архитектурной отделкой помещения, минимальная площадь, занимаемая СО.
Классификация систем отопления [1, с.123-128]
1. По взаимному расположению основных элементов СО.
- центральные - предназначены для отопления нескольких помещений из одного теплового пункта, где находится теплогенератор (котельная, ТЭЦ). В таких системах теплота вырабатывается за пределами отапливаемых помещений, а затем с помощью теплоносителя по теплопроводам транспортируется в отдельные помещения здания. Теплота при этом через отопительные приборы передаётся воздуху отапливаемых помещений, а теплоноситель возвращается в тепловой пункт.
Центральными могут быть системы водяного, парового и воздушного отопления. Примером центральной СО может служить система водяного отопления здания с собственной (местной) котельной.
- местные - такие СО, в которых все три основных элемента конструктивно объединены в одном устройстве, установленном в обогреваемом помещении.
Примером местной СО может служить отопительная печь (теплогенератор - топливник; теплопроводы - газоходы печи; отопительные приборы - стенки печи). Кроме того, к местному отоплению относят отопление газовыми и электрическими приборами, а также воздушно-отопительными агрегатами.
2. По виду теплоносителя.
- водяные;
- паровые;
- воздушные;
- комбинированные (пороводяные, паровоздушные).
3. По способу циркуляции теплоносителя.
- с естественной циркуляцией - за счёт разности плотностей холодного и горячего теплоносителя;
- с искусственной циркуляцией - за счёт работы насоса.
4. По параметрам теплоносителя.
- водяные низкотемпературные - с водой, нагретой до 100С;
- водяные высокотемпературные - с температурой воды более 100С;
- паровые низкого давления - давление пара р=0,1-0,17 МПа;
- паровые высокого давления - давление пара р=0,17-0,3 МПа;
- вакуум-паровые - давление пара р<0,1 МПа.
Системы водяного отопления. Устройство, принцип действия [1, с.129-135, 146-151]
Размещено на http://www.allbest.ru/
Водяное отопление благодаря ряду преимуществ перед другими системами получило в настоящее время наиболее широкое распространение. Для уяснения устройства и принципа действия системы водяного отопления рассмотрим схему системы на рис. 6.2.
Вода, нагретая в теплогенераторе (например, котле или другом источнике тепловой энергии) 4 до температуры tг поступает через теплопровод - главный стояк 5 в подающие магистральные теплопроводы (соединительные трубы между главным стояком и подающими стояками) 6. По подающим магистральным теплопроводам горячая вода поступает в подающие стояки 7 (соединительные трубы между подающими магистралями и подающими подводками к отопительным приборам). Затем по подающим подводкам (соединительным трубам между стояками и отопительными приборами) 8 горячая вода поступает в отопительные приборы 9, через стенки которых теплота передаётся воздуху помещения. Из отопительных приборов охлаждённая вода с температурой tо по обратным подводкам 10, обратным стоякам 11 и обратным магистральным теплопроводам 12 возвращается в теплогенератор 4, где она снова подогревается до температуры tг, и далее циркуляция происходит по замкнутому кольцу.
В системе отопления имеется расширительный бак 1, предназначенный для вмещения прироста объёма воды при её нагревании, а также для удаления через него воздуха в атмосферу как при заполнении системы водой, так и в период её эксплуатации (в случае открытого расширительного бака). Для регулирования теплоотдачи отопительных приборов на подводках к ним устанавливают регулировочные краны.
Как видно из вышеизложенного, системы водяного отопления включают в себя следующие основные элементы: теплогенератор, главный стояк, магистральные теплопроводы, стояки (ветви), подводки, отопительные приборы, расширительный бак, запорно-регулирующую арматуру.
Системы водяного отопления классифицируют по следующим признакам:
- по способу создания циркуляции - с естественной циркуляцией (гравитационные) и с искусственной циркуляцией (насосные);
- по схеме включения отопительных приборов в стояк или ветвь - двухтрубные (отопительные приборы присоединены по теплоносителю параллельно) и однотрубные (приборы присоединены по теплоносителю последовательно);
- по направлению объединения отопительных приборов - вертикальные (приборы, расположенные на разных этажах последовательно присоединяются к общему вертикальному теплопроводу-стояку) и горизонтальные (к общей горизонтальной ветви присоединяются приборы, находящиеся на одном этаже);
- по месту расположения подающих и обратных магистралей - с верхним расположением подающих магистралей (верхняя разводка) (подающие - по чердаку или под потолком верхнего этажа, обратные - по подвалу, над полом первого этажа или в подпольных каналах) и с нижним расположением обеих магистралей (нижняя разводка) (по подвалу, над полом первого этажа или в подпольных каналах);
- по направлению движения воды в подающих и обратных магистралях - тупиковые (горячая и охлаждённая вода в магистралях движется в противоположных направлениях) и с попутным движением.
Теплопроводы систем отопления [1, с.136-145]
В системах центрального отопления трубы предназначены для подачи в отопительные приборы и отвода из них расчётного количества теплоносителя, поэтому их называют теплопроводами.
Теплопроводы вертикальных систем отопления подразделяют на магистрали, стояки и подводки к отопительным приборам. В горизонтальных системах также имеются и горизонтальные ветви.
В системах центрального отопления рекомендуются к использованию при теплоносителе воде и наружных диаметрах до 60 мм стальные неоцинкованные (чёрные) водогазопроводные лёгкие трубы, а при теплоносителе паре - обыкновенные трубы (ГОСТ 3262-75*). Электросварные трубы (по ГОСТ 10704-76*) могут применяться как при воде, так и при паре независимо от диаметра. Наиболее распространение в технике отопления имеют трубы водогазопроводные обыкновенные. Трубы электросварные применяются в основном для магистральных теплопроводов. Соединяются они посредством сварки и с помощью фланцев.
Водогазопроводные трубы отличаются более толстыми стенками (что позволяет нарезать на концах труб резьбу). Для соединения водогазопроводных труб, изменения их направления и диаметра применяют соединительные части (муфты, тройники, крестовины, футорки).
Размещено на http://www.allbest.ru/
Теплопроводы систем отопления следует прокладывать открыто; скрытая прокладка (в бороздах) должна быть обоснована (например, для помещений, к которым предъявляются повышенные санитарно-гигиенические требования). Трубы, проходящие через перекрытия, внутренние стены и т.п. прокладывают в гильзах, чтобы обеспечить их свободное перемещение при температурном расширении.
Размещение стояков. Стояки размещают, как правило, у наружных стен, в угловых помещениях - в холодных углах.
Размещение магистралей. Определяется назначением и шириной здания, видом системы отопления. В производственных зданиях магистрали прокладывают по стенам, колоннам под потолком, в средней зоне или у пола. В ряде случаев по технологическим соображениям магистрали размещают в технических этажах и подпольных каналах.
Схемы прокладки магистральных трубопроводов систем водяного отопления гражданских зданий показаны на рис. 6.3 (а,б,в - на чердаках; г, д, е - в подвалах; а, б, г, д - тупиковая схема; в, е - попутная схема движения теплоносителя).
Компенсация удлинения теплопроводов. Поскольку температура теплоносителя в СО составляет 30-150С, то стальные теплопроводы, нагреваясь, удлиняются.
Температурное удлинение теплопроводов, l, мм, определяется по формуле:
l=(t1-t2)l, (6.1)
где: - коэффициент линейного расширения мягкой стали, равный 0,012 мм/(мС);
t1 - температура теплопроводов, С;
t2 - температура воздуха, окружающего теплопровод, С;
l - длина участка теплопровода, м.
В системах водяного отопления, где колебания температуры и длина прямолинейных участков сравнительно невелики, а также имеется много углов и поворотов, компенсаторы не требуются. В зданиях высотой более семи этажей для компенсации удлинения стояков, главных стояков и длинных прямолинейных участков магистралей применяют П-образные компенсаторы, размеры которых рассчитывают.
Изоляция теплопроводов. При прокладке теплопроводов в местах, где возможно замерзание теплоносителя или где наличие горячих поверхностей опасно в пожарном отношении, а также для снижения бесполезных потерь теплоты на участках, где теплоотдача не нужна, теплопроводы покрывают теплоизоляцией. На теплопроводы наносят мастику (материал в тестообразном состоянии), либо обматывают их слоем стекловаты или теплоизоляционными жгутами и лентами, либо покрывают заранее заготовленными сегментами.
Уклоны теплопроводов. Чтобы обеспечить удаление воздуха из системы водяного отопления, попадающего в неё при заполнении системы, а также растворённого в воде, теплопроводы прокладывают с уклоном к горизонтали не менее 0,002 (2 мм на 1 м длины). В системах водяного отопления с естественной циркуляцией уклон увеличивают до 0,05-0,01. Иногда по местным условиям допускается прокладка теплопроводов горизонтально (без уклонов). При этом должна быть обеспечена скорость движения воды более 0,25 м/с.
Запорно-регулирующая арматура. Для пуска системы в работу по частям, а также выключения отдельных ветвей системы для ремонта на магистральных теплопроводах устанавливают вентиля, задвижки или краны пробковые сальниковые (рис. 6.4а, в). На стояках систем водяного отопления для гидравлической регулировки, отключения и опорожнения их ставятся запорные прямоточные вентили с косым шпинделем (рис. 6.4б) и краны пробковые сальниковые бронзовые (рис. 6.4в).
Размещено на http://www.allbest.ru/
В зданиях высотой до трёх этажей отключающая арматура на стояках не ставится, за исключением лестничных клеток, где она должна быть предусмотрена независимо от этажности здания.
На подводках к приборам двухтрубных систем водяного отопления устанавливают краны двойной регулировки типа КРДШ (рис. 6.4г) и типа «Термис», обладающие повышенным гидравлическим сопротивлением, что способствует равномерности распределения воды по отопительным приборам.
На подводках к приборам однотрубных систем водяного отопления используют трёхходовые краны КРТП (рис. 6.4е) и КРПШ (с поворотной заслонкой и шиберные), обладающие пониженным гидравлическим сопротивлением, что обеспечивает затекание в отопительные приборы достаточного количества воды для их хорошего прогрева.
Удаление воздуха из СО.
Лекция 7
Гидравлический расчёт систем отопления
Общие положения [1, с.151-159]
Системы отопления (СО) представляют собой разветвлённую сеть теплопроводов, выполняющих важную функцию распределения теплоносителя по отопительным приборам. Целью гидравлического расчёта является определение диаметров теплопроводов при заданной тепловой нагрузке и расчётном циркуляционном давлении, установленном для данной системы.
При движении реальной жидкости по трубам всегда имеют место потери давления на преодоление сопротивления двух видов - на трение и в местных сопротивлениях. К местным сопротивлениям относятся тройники, крестовины, отводы, вентиля, краны, отопительные приборы, котлы и т.д. (другими словами, это локальные элементы системы, в которых скорость движения теплоносителя изменяется или по величине, или по направлению).
Потери давления Rт, Па, на преодоление трения на участке теплопровода с постоянным расходом теплоносителя и неизменным диаметром, определяется по формуле:
, (7.1)
где: d - диаметр теплопровода, м;
- коэффициент гидравлического трения;
w - скорость движения теплоносителя, м/с;
- плотность теплоносителя, кг/м3;
R - удельные потери давления, Па/м;
l - длина участка теплопровода, м.
Потери давления на преодоление местных сопротивлений, Па, определяются так:
, (7.2)
где: - сумма коэффициентов местных сопротивлений на участке теплопровода.
Суммарные потери давления, возникающие при движении теплоносителя в теплопроводе циркуляционного кольца, должны быть меньше расчётно-циркуляционного давления, устанавливаемого для данной системы. Под расчётным циркуляционным давлением понимается давление, необходимое для поддержания принятого гидравлического режима СО.
При расчёте главного циркуляционного кольца (наиболее неблагоприятного в гидравлическом отношении циркуляционного контура) рекомендуется предусматривать запас давления на неучтённые сопротивления, но не более 10% расчётного давления:
(Rl+Z)гцк=0,9рр. (7.3)
Методика гидравлического расчёта [1, с.159-171]
1. До гидравлического расчёта теплопроводов выполняют аксонометрическую схему СО со всей запорно-регулирующей арматурой. К составлению такой схемы приступают после того, как:
- подсчитана тепловая мощность СО здания;
- выбран тип отопительных приборов и определено их число для каждого помещения;
- размещены на поэтажных планах здания отопительные приборы, подающие и обратные стояки, а на планах чердака и подвала - подающие и обратные магистрали;
- выбрано место для теплового пункта или котельной;
- показано на плане чердака или верхнего этажа (при совмещённой крыше) размещение расширительного бака и приборов воздухоудаления.
На планах этажей, чердака и подвала подающие и обратные стояки СО должны быть пронумерованы, а на аксонометрической схеме кроме стояков нумеруют все расчётные участки циркуляционных колец, а также указывают тепловую нагрузку и длину каждого участка.
Расчётным участком называют участок теплопровода с неизменным расходом теплоносителя.
2. Выбирают главное циркуляционное кольцо. В тупиковых схемах однотрубных систем за главное принимается кольцо, проходящее через дальний стояк, а в двухтрубных системах - кольцо, проходящее через нижний прибор дальнего стояка.
3. Определяют расчётное циркуляционное давление рр.
рр=рнас+ре=рнас+E(ре.пр+ре.тр). (7.4)
где: рнас - циркуляционное давление, создаваемое насосом или элеватором, Па;
E - коэффициент, определяющий долю максимального естественного давления, которую целесообразно учитывать в расчётных условиях;
ре.пр - давление, возникающее в системе за счёт охлаждения воды в отопительных приборах, Па;
ре.тр - давление, возникающее в системе за счёт охлаждения воды в теплопроводах, Па.
4. При расчёте по методу удельных потерь давления для предварительного выбора диаметров теплопроводов определяют среднее значение удельного падения давления по главному циркуляционному кольцу:
, (7.5)
где: k - коэффициент, учитывающий долю потери давления на местные сопротивления от общей величины расчётного циркуляционного давления (k=0,35 - для СО с искусственной циркуляцией, k=0,5 - для СО с естественной циркуляцией);
l - общая длина расчётного циркуляционного кольца;
рр - расчётное циркуляционное давление, Па.
5. Определяют расходы воды на расчётных участках Gуч, кг/ч:
, (7.6)
где: Qуч - тепловая нагрузка участка, составленная из тепловых нагрузок отопительных приборов, обслуживаемых протекающей по участку водой, Вт;
c - теплоёмкость воды, кДж/(кгК);
tг-tо - перепад температур воды в системе, С;
1 и 2 - коэффициенты, учитывающие условия установки отопительных приборов;
3,6 - коэффициент перевода Вт в кДж/ч.
Ориентируясь на полученные значения Rср и Gуч с помощью специальных таблиц можно подобрать оптимальные диаметры труб расчётного кольца. Обычно все данные, получаемые при расчёте теплопровода, заносят в специальную таблицу.
При расчёте отдельных участков теплопровода необходимо иметь в виду следующее:
- местные сопротивления тройников и крестовин относят к расчётным участкам с меньшим расходом теплоносителя;
- местные сопротивления отопительных приборов, котлов и подогревателей учитывают поровну в каждом примыкающем к ним участке.
Если по произведённому расчёту с учётом запаса до 10% расходуемое давление в системе будет больше или меньше расчётного давления рр, то на отдельных участках кольца следует изменить диаметры труб.
После расчёта главного циркуляционного кольца рассчитывают параллельные циркуляционные кольца, которые состоят из участков главного кольца (уже рассчитанных) и дополнительных (не общих) участков, ещё не рассчитанных. Производится «увязка» потерь давления, т.е. получение равенства потерь давления на параллельно соединённых дополнительных участках других колец и не общих участках главного кольца.
Лекция 8
Вентиляция помещений. Элементы систем вентиляции. Расчёт размеров вентиляционных каналов. Кондиционирование воздуха
Общие сведения о вентиляции [1, с.159-171]
Современные условия жизни человека требуют эффективных искусственных средств оздоровления воздушной среды. Этой цели служит техника вентиляции.
Система вентиляции - комплекс инженерных систем и организационных мероприятий, направленных на создание в помещении воздушной среды, удовлетворяющей требованиям санитарных норм. Этого добиваются в результате удаления загрязнённого воздуха из помещения и подачи чистого наружного воздуха.
К факторам, вредное действие которых устраняется с помощью вентиляции, относятся:
- избыточная теплота (конвекционная, вызывающая повышение температуры воздуха, и лучистая);
- избыточная влага - водяные пары, содержащиеся в воздухе;
- газы и пары химических веществ общетоксического или раздражающего действия;
- токсичная и нетоксичная пыль;
- радиоактивные вещества.
Воздухообменом n называется частичная или полная замена воздуха, содержащего вредные выделения, чистым атмосферным воздухом. Количество воздуха L, подаваемого или удаляемого за 1 ч из помещения, отнесённое к его внутреннему объёму Vп, принято называть кратностью воздухообмена. При этом знаком (+) обозначается воздухообмен по притоку, знаком (-) - по вытяжке, т.е.:
n=L/Vп, (8.1)
Так, если говорят, что кратность воздухообмена равна, например, +2 или -3, то это значит, что в это помещение за 1 ч подаётся двукратное и удаляется из него трёхкратное к объёму помещения количество воздуха.
Классификация систем вентиляции [1, с.159-171]
Системы вентиляции подразделяются:
- по назначению - на приточные (подача чистого наружного воздуха в помещение) и вытяжные (удаление из помещения загрязнённого воздуха);
- по способу перемещения воздуха - на естественную (неорганизованную и организованную) и механическую (искусственную);
- по способу организации воздухообмена - на общеобменная, местную (локализующую), смешанную, аварийную и противодымную.
Общеобменная вентиляция предусматривается для создания одинаковых условий воздушной среды (температуры, влажности, чистоты воздуха и его подвижности) во всём помещении, главным образом в рабочей зоне, когда какие-либо вредные вещества распространяются по всему объёму помещения или нет возможности уловить их в местах выделения. Общеобменная вентиляция может быть как приточной, так и вытяжной, а чаще приточно-вытяжной, обеспечивающей организованный приток и удаление воздуха.
При местной вытяжной вентиляции загрязнённый воздух удаляется прямо из мест его загрязнения. Местная приточная вентиляция применяется в тех случаях, когда свежий воздух требуется лишь в определённых местах помещения (на рабочих местах - воздушные души).
Смешанные системы, применяемые главным образом в производственных помещениях, представляют собой комбинации общеобменной вентиляции с местной.
Подобные документы
Строительная теплотехника, микроклимат искусственной среды обитания. Параметры внутреннего микроклимата здания. Проверка возможности конденсации водяных паров на внутренней поверхности и в толще наружного ограждения. Конструирование системы отопления.
курсовая работа [312,6 K], добавлен 10.11.2017Тепловой режим здания, параметры наружного и внутреннего воздуха. Теплотехнический расчет ограждающих конструкций, тепловой баланс помещений. Выбор систем отопления и вентиляции, типа нагревательных приборов. Гидравлический расчет системы отопления.
курсовая работа [354,1 K], добавлен 15.10.2013Технология механизированных производственных процессов ООО "Стройдело". Монтаж пластиковых окон. Проверка заведения углов на здании при помощи нивелира. Реконструкция инженерного оборудования (отопление, вентиляция, газоснабжение, водоснабжение).
отчет по практике [1,1 M], добавлен 15.09.2014Общие требования к системам кондиционирования и обеспечения микроклимата в помещениях. Основы строительной теплотехники, классификация котельных установок и отопительных приборов. Теплогенераторы малой мощности и нетрадиционные источники тепловой энергии.
курс лекций [9,5 M], добавлен 12.07.2011Проектирование систем отопления и вентиляции жилых помещений; санитарно-гигиенические, экономические, строительные, эксплуатационные требования. Теплотехнический расчёт ограждающих конструкций; определение теплопотерь, подбор нагревательных приборов.
курсовая работа [202,3 K], добавлен 14.01.2013Описание объемно-планировочных и строительных решений цеха. Экспликация вспомогательных помещений. Характеристика существующих систем отопления и вентиляции. Составление поверочного теплового баланса для проведения реконструкции цеха. Расчет теплопотерь.
дипломная работа [343,8 K], добавлен 17.03.2013Расчет мощности отопительных приборов системы отопления и теплопотерь через наружные стены. Воздухообмен и влагопоступление в помещении промышленного здания. Расчетные параметры внутреннего воздуха вентилируемых помещений. Вредные выделения в помещении.
курсовая работа [139,0 K], добавлен 12.11.2013Теплотехнический расчет перекрытия пола первого этажа, наружных стен и утепленного чердачного перекрытия. Описание проектируемой системы отопления. Расчет теплопотерь через наружные ограждения. Гидравлический расчет системы отопления и вентиляции.
курсовая работа [1,8 M], добавлен 20.02.2015Выбор расчетных условий и характеристик микроклимата в помещениях, теплотехнических показателей строительных материалов. Определение тепловой мощности системы отопления, расчет теплопотерь через ограждающие конструкции. Расчет воздухообмена в помещениях.
курсовая работа [100,7 K], добавлен 18.12.2009Расчет системы отопления для квартиры, выбор приборов, числа секций в выбранном радиаторе, теплотехнический расчет ограждающих конструкций, расчет теплопотерь помещений. Вентиляция квартиры с определением воздухообмена, аэродинамический расчет каналов.
курсовая работа [30,6 K], добавлен 08.06.2011
