12. Определение потребности в теплоте на отопление по укрупненным измерителям. Удельная тепловая характеристика здания.

Для оценки теплотехнических показателей принятого конструктивно-планировочного решения расчет потерь теплоты ограждениями здания обычно заканчивают определением удельной тепловой характеристики здания по формуле:

q_уд= (1)

Где Q_С.О. – максимальный тепловой поток на отопление здания, подсчитанный по точному методу, с учетом потерь на инфильтрацию, Вт; V_{H –} строительный объем здания по наружному обмеру, м³; t_В - средняя температура воздуха в отапливаемых помещениях;

Величина q_уд, Вт/(м³К) численно равна теплопотерям 1 м³ здания в ваттах при разности температур внутреннего и наружного воздуха t_B – t_H^Б в 1 ⁰С.

Рассчитанную по формуле (1) q_уд сравнивают со средними показателями для аналогичных зданий. Она не должна быть выше справочных величин q_уд, в противном случае возрастают первоначальные затраты и эксплуатационные расходы на отопление.

Удельная тепловая характеристика, показывающая расход теплоты на отопление здания любого назначения, может быть определена по формуле:

q_уд=

где Р – периметр здания, м; S – площадь здания, м²; Н – высота здания, м; φ₀ – коэффициент остекления, т.е. отношение площади остекления к площади вертикальных наружных ограждений; k_CT, k_ОК , k_ПТ, k_ПЛ – коэффициенты теплопередачи соответственно стен, окон, перекрытия верхнего этажа, пола нижнего этажа.

Для лестничных клеток q_уд обычно принимают с коэффициентом 1,6. Значение q_уд для гражданских зданий ориентировочно можно определять по формуле

q_уд =1,163

d – степень остекления наружных стен здания в долях единицы; F –площадь наружных стен, м², S – площадь здания в плане, м².

Мероприятия по сокращению теплопотерь и повышению эффективности отопления здания (в случае отклонения q_уд): использование наиболее эффективных архитектурно-строительных решений (снижение наружной поверхности ограждений); рациональная ориентация зданий; применение более совершенных систем отопления; пользование вторичных энергоресурсов; применение строительных материалов и конструкций с высоким сопротивлением теплопередаче; использование альтернативных источников теплоты; применение теплых чердаков; использование пофасадных систем отопления и прерывистого отпления; применение нагревательныхприборов, работающих с низкопотенциальными теплоносителями и т.д.

Значение удельной тепловой характеристики здания используют для приблизительного подсчета теплопотерь по укрупненным показателям Q_УП:

Q_УП= q_уд V_H(t_B – t_H^Б)а,

q_уд – справочная величина удельной тепловой характеристики здания, Вт/(м³К);

а – коэффициент, учитывающий влияние на удельную тепловую характеристику местных климатических условий, берется из справочных данных.

13.Устройство, принцип действия и классификация систем водяного отопления. Критерии выбора основной схемы отопления.

Преимущества

Обеспечивает равномерность температуры помещения. Ограничивает верхний предел температуры поверхности отопительных приборов, что исключает пригорание на них пыли. Характеризуется простотой центрального регулирования теплоотдачи отопительных приборов путем изменения температуры воды в зависимости от температуры наружного воздуха (качественное регулирование). Бесшумно действует, сравнительно долговечная.

Недостатки

Значительное гидростатическое давление в системе, обусловленное её высотой и большой массовой плотностью. Значительный расход металла. Тепловая инерционность вследствие большой плотности и теплоемкости воды, приводящая к некоторым колебаниям температуры помещения. Опасность замораживания воды с разрушением оборудования, находящегося в охлаждающихся помещениях.

Для рассмотрения устройства и принципа действия системы отопления рассмотрим схему двухтрубной системы водяного отопления с верхней разводкой и естественной циркуляцией.

Вода, нагретая в теплогенераторе (например, котле или другом источнике тепловой энергии) К до температуры t_Г поступает через теплопровод – главный стояк 1 в подающие магистральные теплопроводы ( соединительные трубы между главным стояком и подающими стояками) 2. По подающим магистральным теплопроводам горячая вода поступает в подающие стояки 9 (соединительные трубы между подающими магистралями и подающими подводками к отопительным приборам). Затем по подающим подводкам (соединительным трубам между стояками и отопительными приборами) 13 горячая вода поступает в отопительные приборы 10, через стенки которых теплота передается воздуху помещения. Из отопительных приборов охлажденная вода с температурой t₀ по обратным подводкам 14, обратным стоякам 11 и обратным магистральным теплопроводам 15 возвращается в теплогенератор К, где она снова подогревается до температуры t_Г, и далее циркуляция происходит по замкнутому кольцу.

Система водяного отопления гидравлически замкнута и имеет определенную вместимость отопительных приборов, теплопроводов, арматуры, т.е. постоянный объем заполняющей ее воды. При повышении температуры воды она расширяется и в замкнутой заполненной водой системе отопления внутреннее гидравлическое давление может превысить механическую прочность её элементов. Чтобы этого не произошло, в системе водяного отопления имеется расширительный бак 4, предназначенный для вмещения прироста объема 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 12.

17 –труба для заполнения системы водой из водопровода. Перед пуском в действие каждая система заполняется водой из водопровода 17 через обратную линию до сигнальной трубы 3 в расширительном баке 4. Когда уровень воды в системе повысится до сигнальной трубы и вода будет вытекать из трубы в раковину, находящуюся в котельной, кран на сигнальной трубе закрывают и прекращают заполнение системы водой.

7 – вентили или краны на стояках;

8 – тройники с пробкой, верхние – для впуска воздуха в отключенный стояк, нижние – для спуска воды.

Классификация систем водяного отопления проводится по следующим основным признакам.

По способу создания циркуляции водяные системы подразделяют на системы с естественной циркуляцией (гравитационные) и с искусственной циркуляцией (насосные). В системах с естественной циркуляцией движение воды осуществляется под действием разности плотностей охлажденной воды после отопительных приборов и горячей воды, поступающей в систему отопления. В системах с искусственной циркуляцией движение воды происходит под действием насосов.

По схеме включения отопительных приборов в стояк лил ветвь системы водяного отопления подразделяются на двухтрубные, в которых горячая вода поступает в приборы по одним (подающим) стоякам, а охлажденная вода отводится по другим (приборы присоеденены по теплоносителю параллельно) и однотрубные, в которых горячая вода подается в приборы и охлажденная вода отводится из них по одному стояку (приборы присоединены по теплоносителю последовательно).

По направлению объединения отопительных приборов как двухтрубные, так и однотрубные системы отопления могут быть вертикальные, в которых последовательно присоединяются к общему вертикальному теплопроводу-стояку отопительные приборы, расположенные на разных этажах, и горизонтальные, в которых к общей горизонтальной ветви присоединяются приборы, находящиеся на одном этаже.

По месту расположения подающих и обратных магистралей системы водяного отпления подразделяют на системы с верхним расположением подающих магистралей по чердаку или под потолком верхнего этажа, а обратных магистралей – по подвалу, над полом первого этажа или в подполных каналах и с нижним расположением обеих магистралей по подвалу, над полом первого этажа или в подпольных каналах.

По направлению движения воды в подающих и обратных магистралях системы водяного отопления подразделяют на тупиковые, когда горячая и охлажденная вода в магистралях движется в противоположных направлениях, и с попутным движением, когда направления потоков движения воды в подающей и обратной магистралях совпадают.

При проектировании систем отпления необходимо обеспечить расчетную температуру и равномерное нагревание воздуха помещений, гидравлическую и тепловую устойчивость, взрывопожарную безопасность и доступность очистки и ремонта (согласно СНиП 2.04.05-91^* «Отопление, вентиляция и кондиционирование». Для жилых зданий необходимо принимать при температуре теплоносителя 95⁰С двухтрубные и при 105 ⁰С однотрубные системы отопления с радиаторами и конвекторами. Для других зданий и помещений выбор системы отопления, отопительных приборов, вида теплоносителя и его температуры регламентируется СНиП 2.04.05-91^* (прилож.11).

Системы отопления для различных типов здания

Здания и помещения	Системы отопления, отопительные приборы, теплоноситель и его температура
Детские дошкольные учреждения	Водяное с радиаторами и конвекторами при температуре теплоносителя 950С
Больницы и стационары	Водяное с радиаторами и панелями при температуре теплоносителя 850С
Лечебно-профилактические учреждения	Водяное с радиаторами и панелями при температуре теплоносителя 950С
Спортивные сооружения	Водяное с радиаторами, конвекторами и гладкими трубами при температуре теплоносителя 1500С
Бани, прачечные и душевые павильоны	Водяное с радиаторами и гладкими трубами при температуре теплоносителя 950С - для бань и душевых; 1500С – для прачечных
Предпр. Общ. пит.	Водяное с радиаторами, конвекторами и гладкими трубами при температуре теплоносителя 1500С
Вокзалы, аэропорты	Водяное с радиаторами и конвекторами при температуре теплоносителя 1500С
Клубы, рестораны	Водяное с радиаторами и конвекторами при температуре теплоносителя 115 0С

Системы отопления проектируются, как правило однотрубными из унифицированных узло и деталей. Допускается выбор с обоснованием двухтрубных систем водяного отопления в зданиях трех и менее этажей. Вертикальные однотрубные системы обладают лучшей тепловой и гидравлической устойчивостью, чем двухтрубные. Последние характеризуются большой вертикальной разрегулировкой.

Для жилых зданий рекомендуются вертикальные однотрубные проточно-регулируемые системы водяного отопления с трехходовыми кранами, с насосной циркуляцией, как более экономичные по расходу металла и регулированию расхода теплоты.