3.2.4 Опалення

Системи опалення являють собою комплекс елементів, необхідних для нагрівання приміщень в холодний період року. До них належать джерела тепла, теплопроводи, нагрівальні прилади. Теплоносіями можуть бути нагріта вода, пара чи повітря. Системи опалення поділяють на місцеві (пічне та повітряне опалення, а також опалення місцевими газовими та електричними пристроями, застосовується в житлових та побутових приміщеннях, а також в невеликих виробничих приміщеннях малих підприємств) та центральні (водяне, парове, панельне, повітряне, комбіноване опалення).

Водяна та парова системи опалення в залежності від тиску пари чи температури води можуть бути низького тиску (тиск пари до 70 кПа чи температура води до 100 °С) та високого тиску (тиск пари більше 70 кПа чи температура води понад 100 °С).

Водяне опалення низького тиску відповідає основним санітарно-гігієнічним вимогам і тому широко використовується на багатьох підприємствах. Основні переваги цієї системи: рівномірне нагрівання приміщення; можливість централізованого регулювання температури теплоносія (води); відсутність запаху гару, пилу при осіданні його на радіатори; підтримання відносної вологості повітря на відповідному рівні (повітря не пересушується); виключення опіків від нагрівальних приладів; пожежна безпека. Основний недолік такої системи – можливість її замерзання при відключенні в зимовий період, а також повільне нагрівання великих приміщень після тривалої перерви в опаленні.

Парове опалення має ряд санітарно-гігієнічних недоліків. Зокрема, внаслідок перегрівання повітря знижується його відносна вологість, а органічний пил, що осідає на нагрівальних приладах, підгорає, викликаючи запах гару. Окрім того, існує небезпека пожеж та опіків. Враховуючи вищевказані недоліки не допускається застосування парового опалення в пожежонебезпечних приміщеннях та приміщеннях зі значним виділенням органічного пилу. З економічної точки зору систему парового опалення ефективно влаштовувати на великих підприємствах, де одна котельня забезпечує необхідний нагрів приміщень усіх корпусів та будівель.

Панельне опалення доцільно застосовувати в адміністративно-побутових приміщеннях. Воно діє завдяки віддачі тепла від будівельних конструкцій, в яких вмонтовані спеціальні нагрівальні прилади (труби, по яких циркулює вода) або електронагрівальні елементи. До переваг цієї системи опалення належать: рівномірний нагрів та постійність температури і вологості повітря в приміщенні; економія виробничої площі за рахунок відсутності нагрівальних приладів; можливість використання в літній період для охолодження приміщень, пропускаючи холодну воду через систему. Основні недоліки – відносно високі початкові витрати при встановленні та важкість ремонту при експлуатації.

Повітряне опалення може бути центральним (з подачею нагрітого повітря від єдиного джерела тепла) та місцевим (з подачею теплого повітря від місцевих нагрівальних приладів). Основні переваги цієї системи опалення: швидкий тепловий ефект в приміщенні при включенні системи; відсутність в приміщенні нагрівальних приладів; можливість використання в літній період для охолодження та вентиляції приміщень; економічність, особливо, якщо це опалення суміщене із загальнообмінною вентиляцією.

Ефективною є комбінована система опалення (центральне повітряне опалення, суміщене із загальнообмінною вентиляцією та водяне низького тиску). На даний момент часу в депо найбільше поширення отримали наступні системи централізованого опалення: парова, пароповітряна та водяна.

3.2.4.1 Розрахунок опалення У цехах або відділеннях вагонного депо застосовується один з трьох типів систем опалення: водяне, парове або повітряне. Система водяного опалення застосовується в адміністратівних і конторських приміщеннях; система парового опалення — в цехах і відділеннях депо. Повітряне отоплення у вигляді струменів теплого повітря, направленої дії застосовується як короткочасний засіб для нагріву холодного повітря, що відбувається при відкритті воріт і хвірток депо.

Розрахунок системи опалення складається з наступних етапів:

а) визначення максимальної витрати тепла в будівлі;

б) вибір типу системи опалення;

в) вибір типу нагрівальних елементів і визначення їх кількості.

Максимальна годинна витрата тепла в приміщеннях вагонного депо при проектуванні визначається по формулі:

(3.10)

де – надбавка до тепловитрат, %;

g – питома теплова характеристика будівель, ккал/м год.град.; t_в – внутрішня температура приміщення, °С; t_з – зовнішня температура повітря, °С;(при розрахунках може бути прийнячтою t_з= - 30 °С) V – об'єм будівлі (приміщення), м³. Зразкові значення питомих теплових характеристик для деяких будівель (відповідних t_з= - 30°С) пріведені таблиці 31.

Таблиця 3.10 - Значення питомих теплових характеристик будівель

Найменування будівель	tв	Питома теплова характеристика g при будівній кубатурі в тис. м3
		до 3	5	10	20	50	100
1	2	3	4	5	6	7	8
Службово-побутові	18°С	0,45	0,43	0,38	0,32	-	-
	16°С	0,60	0,55	0,45	0,43	0,40	0,38
Ремонтні цеха та відділення	16°С	0,65	0,60	0,50	0,45	-	-

Додаткова витрата тепла на нагрівання холодного зовнішнього повітря залежить від кількості дрібних щілин, наявних в зовнішніх огородженнях; висоти будівлі і режиму відкриття отворів (комір). Ця витрата, приймається для промислових будівлі як відсоток надбавки до розрахункової витрати тепла за даними таблиці

Таблиця 3.11 - Відсоток надбавки до розрахункової витрати тепла

Найменування й характеристика цехів та відділень	надбавки до розрахункової витрати тепла в %
1	2
Для цехів висотою до 45 м: - одиночне скло - подвійне скло	25 15

Визначення числа секцій опалювальних приладів розраховуємо за формулою:

(3.11)

де F - поверхня нагріву одної секції приладу, м ;

k - тепловіддача 1 м поверхні нагріву приладу в ккал/м год град;

t - середня температура теплоносія приладу, С.

Таблиця 3.12 – Технічні характеристики приладів опалення.

Приклад:

Максимальна годинна витрата тепла у будівлях вагонного депо при проектуванні визначається по формулі:

Q=δ•g•V(t_в — t_a) (3.10)

де δ - надбавка до тепловтрат на щільності, у %, приймаємо 15%;

g - питома теплова характеристика будівель ккал/м³.год.гр, для об’єму відділення з ремонту колісних пар 480 м³ вона становить 0,65 ккал/м³.год.гр;

V - зовнішня будівельна кубатура відділення з ремонту колісних пар становить 480 м³;

t - температура повітря усередині приміщення в град.С, 16°С;

t_a - розрахункова (максимальна) зовнішня температура в град.С, вона становить -30°С.

Q = 0,15 • 0,65 • 480 • (16 – (-30)) = 2153 ккал/год або 9015 кДж/год

Кількість опалювальних приладів визначається за формулою:

(3.11)

де F_пр - поверхня нагріву однією секцією приладу в м²;

К_пр - тепловіддача 1 м² поверхні нагріву приладу в ккал/м² ч.град.;

t_пр - середня температура теплоносія в приладі у град.

Вибираємо для опалювання гладкі сталеві труби як гігієнічні для вологих приміщень.

Приймаємо діаметр труб 100 мм, довжина - 5,85 м, оскільки відділення з ремонту колісних пар по зовнішній стіні має довжину 12 метрів. Залишаємо по одному метру з кожного боку для введення. Тоді поверхня нагріву в м² однієї труби складе,

F_пр=2•π•R•L=3,14•5,85•100•10^-3 = 1,84 м².

Обираємо тепловіддачу труби, коли як теплоносій використовується вода з температурою t_np = 55°С; при цьому k_пр = 10 ккал/м² год.град. Температура повітря усередині приміщення t_в = 16°С.

Тоді:

=	2153	=	3 труби.
	1,84 • 10 •(16 – (-30))

Приймаємо 3 труби довжиною 5,85 м та діаметром 100 мм.