3.3. Расчет отопления помещений

3.3.1. Системы отопления производственных помещений

Отопление устанавливается для обеспечения нормируемых температурных условий в рабочих производственных помещениях в холодный период года. Системы отопления подразделяются на две группы: центральные и местные. Центральные обеспечивают теплом несколько помещений, а местные только одно помещение.

Наибольшее распространение получили системы водяного, парового, воздушного отопления, реже применяется местное электрическое. В настоящее время практически все производственные и административные здания имеют центральное водяное отопление от внешних котельных.

При воздушном отоплении наружный воздух, предварительно подогретый в калорифере, подается вентилятором в помещение через воздухораспределительную систему. Для небольших помещений при недостаточности отопления применяют теплоэлектровентиляторы.

В электрическом отоплении используются электронагреватели с открытой или закрытой спиралью или электрокалориферы заполненные специальными жидкостями (маслом, этиленгликолем).

В последнее время применяют автономное электро- или газоводяное отопление, при котором вода нагревается в котле электронагревателями или газовыми горелками. Такие системы эффективно применять для отопления небольших производственных административных или производственных зданий.

3.3.2. Определение тепловой мощности системы отопления

Для определения тепловой мощности отопления необходимо составить тепловой баланс часового расхода тепла в помещении для холодного периода года

, (3.8)

где Q_от – часовой расход тепла в производственном помещении, кДж/ч;

Q_огр – потери тепла через ограждения (стены, потолок, окна);

Q_нв – расход тепла на нагрев инфильтрационного воздуха поступающего в помещение,

Q_то – расход тепла на нагрев оборудования, материалов, деталей при подачи их со складов на технологические участки;

Q_тв – тепловыделение при работе технологического оборудования.

Для условий небольших административных служб, дежурных по постам, станциям, маневровым районам помещением коммерческих и вагонных работников, расход тепла определяется по формуле:

. (3.9)

Потери тепла через строительные ограждения определяют суммированием потерь тепла через отдельные ограждающие конструкции (стены, потолки, окна и т.д.) по следующей формуле:

, (3.10)

где F_{i –} площадь поверхности отделенного ограждения, стен, потолков, окон, дверей, м²;

k_{i –} коэффициент теплопередачи конструкций отдельных ограждений, кДж/(м²ч град); (табл. 3.2);

t_в – расчетная температура воздуха в помещении, ºС; принимается в пределах 18-22 ^оС (средняя 20 ^оС);

t_н – средняя температура воздуха снаружи здания в самый холодный месяц зимнего периода, равная –25 ^оС, если стена внутри здания по соседству с другим помещением, то t_н принимается равной +15 ^оС.

Таблица 3.2

Коэффициенты теплопередачи ограждений производственных помещений и транспортных служб

Материалы ограждающих конструкций, окон, дверей	Плотность, кг/м3	Коэффициент теплопередачи, Ki, кДж/(м2 ч град)
Железобетон	2400-2500	5,87
Бетон на гравии	2400	5,24
Шлакобетон на доменном шлаке	1800	0,54
Керамзитобетон	1000-1800	1,26
Пенобетон	300-1000	0,45
Песчаник	2000-2400	0,311
Кладка из обыкновенного кирпича	1800	2,92
Кладка из пористого кирпича	1400	2,3
Сосновая доска, рубероид	550	0,63
Фибролит цементный	600	0,89
Плиты древесные картон	600-1000	0,84
Металлическая стена с зашивкой	5000	13,4
Металлические окна двойное остекление		11,6
Металлические окна одинарное остекление		23,04
Деревянные окна двойное остекление		10,5
Деревянные окна одинарное остекление		20,94
Пластиковые окна двойные		5,6
Двери наружные одинарные		16,8
Двери наружные двойные		8,4
Двери внутренние одинарные		10,5

Расход тепла на нагрев инфильтрационного воздуха поступающего через щели в окнах:

, (3.11)

, (3.12)

где С_р – теплоемкость воздуха, кДж/кг ^оС, в среднем принимается 1,008;

G_инф – вес инфильтрируемого воздуха, кг/час:

, (3.13)

где – площадь щелей в окнах, м²;

S_ок – площадь окон в помещении.

, (3.14)

где К_с – световой коэффициент принимается для одностороннего освещения внутри здания равный 0,15-0,2, для отдельных помещений дежурных постов или пультов управления 0,3-0,4;

S_n – площадь пола данного служебного помещения, м²;

V_в = 0,1 м/с = 360 м/час – скорость движения воздуха в щелях;

γ – удельный вес воздуха при температуре 20^оС, в среднем принимается 1,4 кг/м³.

Потери тепла на нагрев материалов, комплектующего оборудования, транспортных средств, деталей и др. имеет место в помещении участков ремонта транспортных средств (вагонов, локомотивов, ПМР) зависит от объема работ, условно может быть принято в пределах 10% от общих потерь тепла через ограждения

. (3.15)

Тепловыделение в помещении зависит от комплектующего технологического оборудования электродвигателей станков, сварочных машин, источников освещения, рабочих людей, кДж/час

. (3.16)

Тепловыделение от электродвигателей при нормальной нагрузке

, (3.17)

где N – мощность электродвигателя оборудования, принимается 1-5 кВт;

η – КПД электродвигателя, зависит от мощности, принимается 0,7-0,85.

Тепловыделение от электросварочных машин

; (3.18)

где N_p – среднечасовая расходуемая мощность, принимается 0,3-0,5 кВт.

Тепловыделение при газовой ацетиленовой сварке и резке:

Q_га = 48,18·G·η (3.19)

где G – расход ацетилена, принимается 2-3 кг/час;

η₂ – коэффициент использования горелок, в среднем принимается 0,85.

Тепловыделение от источников искусственного освещения

Q_ио = 3600·N₀·η_л (3.20)

где N₀ – суммарная мощность осветительных приборов, кВт;

η_л – коэффициент преобразования электрической энергии в тепловую, для ламп накапливания 0,92-0,97, для люминесцентных ламп 0,6-0,65.

Тепловыделение организмом работников в помещении

Q_р = q·K (3.21)

где q – тепло, выделяемое одним человеком, зависит от t и тяжести труда для легкой и средней тяжести принимается в пределах 650-750 кДж/час, среднее значение 700 кДж/час;

К – число работников в производственном помещении.