7. 2. Нагревательные приборы для водяных систем отопления

Назначение нагревательных приборов – передача теплоты от теплоносителя воздуху в помещении. В связи с этим к ним предъявляют высокие технологические, санитарно-гигиенические и технико-экономические требования.

Санитарно-гигиенические требования ограничивают температуру теплоносителя, поверхности нагревательных приборов, а так же загазованность и запыленность воздуха в помещениях.

Технико-экономические требования к нагревательным приборам заключаются в сокращении их стоимости и металлоемкости, отнесенных к единице полезно отдаваемой в помещение теплоты.

Нагревательные приборы классифицируются по нескольким признаком:

• по материалу, из которого прибор изготовлен;

• по принципу теплоизлучения;

• по предназначению.

Нагревательные приборы систем отопления изготавливают литыми (чугун, алюминий, сталь), листовыми, металлическими (стальной лист) и керамическими (фарфор, ситаллы). Наиболее распространены в настоящее время нагревательные приборы в виде литых чугунных радиаторов и ребристых труб. Чугунные радиаторы характеризуются высокой теплоемкостью, коррозионной стойкостью, прочностью и доступной ценой.

За последнее время потребительский рынок завоёвывают биметаллические радиаторы, состоящие из стальных труб, залитых под давлением алюминиевым сплавом, а также медно-алюминиевые конвекторы, контакт с теплоносителем в которых, осуществляется в медном змеевике.

По СНиП 2.04.05-91 отопительные приборы в производственных помещениях с постоянными рабочими местами, расположенными на расстоянии 2 м или менее от окон, в районах с расчетной температурой наружного воздуха в холодный период года минус 15°C и ниже (параметры Б) следует размещать под световыми проемами (окнами) для защиты работающих от холодных потоков воздуха. Такие отопительные приборы следует рассчитывать на возмещение потерь теплоты через наружные ограждающие конструкции на высоту до 4 м от пола или рабочей площадки, а при обосновании - на большую высоту.

На промышленных предприятиях получили широкое распространение регистры гладких труб, стальные штампованные радиаторы различной глубины и высоты. Из других видов приборов отметим конвекторы “Аккорд” и “Комфорт”, устанавливаемые в общественных, административных и производственных зданиях.

Места установки отопительных приборов выбирают с расчетом препятствия проникновения в помещение холодного наружного воздуха через неплотности оконных, вентиляционных и других проемов в наружных ограждениях. Рекомендуется отопительные приборы размещать под подоконниками в нишах или без них , а так же на внутренней поверхности наружной стены, если в ней нет окон.

В высоких помещениях (цехи с двойным освещением, аэрационными фонарями и т.д.) 30% приборов устанавливают в верхней зоне, что исключает конденсацию влаги на остекленных поверхностях.

7. 3. Энергообеспечение систем отопления. Выбор насосов

Для выбора насосов и обоснования способов управления их работ предварительно проводится расчет систем отопления, который заключается в определении падений давления теплоносителя по длине трубопроводов с присоединительными к ним отопительными приборами, обоснованном выборе диаметров трубопроводов и, в конечном счете, определений пропускной способности системы. Далее, на основании расчета потерь давления и расчетного расхода – подбирается насос.

Расчет системы отопления выполняют для отдельных участков, на которых расход теплоносителя остается постоянным. При этом учитывается изменение потерь давления теплоносителя в зависимости от состояния внутренней поверхности труб, сопротивление отопительных приборов, наличие запорно-регулирующей арматуры, температура теплоносителя и т.п.

Общие принципы и последовательность гидравлических расчетов трубопроводов систем отопления заключается в следующем.

На основании технико- экономических соображений и требований норм в зависимости от назначения здания, архитектурно-планировочного решения (этажность, размеры в плане, ориентация и т.д.) выбирают принципиальную схему системы отопления, конструкцию и тип нагревательных приборов, параметры теплоносителя, способы циркуляции теплоносителя, выполняют размещение разводящих магистралей с узлами ввода, стояков, приборов и т.д.

После размещения элементов системы отопления на планах и разрезах проекта здания составляют аксонометрические чертежи системы отопления. При этом стремятся к унификации элементов, что позволяет организовать их централизованное изготовление на специализированных предприятиях.

Расчетные схемы разводящих магистралей и стояков выполняют в масштабе 1:100, а узла управления (ввода) – 1:50.

На основании теплотехнического расчета на расчетные схемы наносят тепловые нагрузки отопительных приборов, стояков, участков по отдельным циркуляционным кольцам и ветвям системы. Каждое кольцо или ветвь разбивают на расчетные участки по ходу движения теплоносителя. Участки нумеруют и для каждого из них указывают длину, тепловую Q или массовую нагрузку G.

Для принятой схемы отопления и располагаемого давления в системе с использованием вспомогательных таблиц и номограмм определяют падение давления на трениеи на местных сопротивленияхZ для всех участков. Найденное падение давления суммируют по циркуляционным кольцам и ветвям расчетной схемы.

Полученные результаты должны соответствовать требованиям норм: невязки в расходуемых давлениях по отдельным кольцам системы не должны быть больше допустимых (обычно ).

Для наиболее нагруженного и протяженного кольца или ветви трубопровода оставляют запас располагаемого давления на неучтенные сопротивления, но не более 10 %, т.е.

0,9 ≥(6.1)

Для узловых точек располагаемое давление определяют по формуле

= -(6.2)

При расчетах полагают, что величины переменных перепадов температур теплоносителя в отдельных стояках не должны отличаться от расчетных более чем на 15 %.

Падение же давления в циркуляционных кольцах однотрубной системы с постоянными перепадами температур теплоносителя в стояках не должно разниться более чем на 15 % при тупиковых и 5 % попутных схемах разводки магистралей. В двухтрубных системах эти допуски составляют 25 и 15 % соответственно.

Точность расчетов обеспечивается выбором метода расчета трубопроводов:

- удельного падения давления;

- эквивалентных сопротивлений;

- динамических давлений;

- характеристик сопротивления.

Одной из основных величин, определяемых гидравлическим расчетом, служит располагаемое давление , под действием которого осуществляется циркуляция теплоносителя в системе. В водяных системах отопления с насосной циркуляцией располагаемое давление слагается из давления, развиваемого насосом, и естественно давления, обусловленного силами гравитации теплоносителя, имеющего разную плотность в подающей и обратной магистралях разводки:

(6.3)

где: В = 0,4 для трубных и В = 0,5-0,7 для трубных систем отопления.

Величину не учитывают, если она меньше 10 %.

Располагаемое давление для преодоления всех гидравлических сопротивлений достаточно часто назначается как разность давлений в подающей и обратной магистралях системы отопления. По рекомендациям ВНИИГС для систем отопления с элеваторным присоединением к тепловым сетям при температурном графике 150-70 °С в зависимости от температуры теплоносителя после элеватора и коэффициента смешенияU величину принимают равной:

Δt = 90-70 °С; U = 2, = 12 кПа;

Δt = 100-70 °С; U = 1,51, = 16 кПа;

Δt = 105-70 °С; U = 1,17, = 20 кПа;

Δt = 110-70 °С; U = 0,91 = 25 кПа;

Для независимого присоединения отопительной системы к магистральным тепловым сетям величина выбирается по максимально допустимой скорости теплоносителя в трубопроводах.

В вертикальных однотрубных схемах отопления с насосной циркуляцией учитывают естественное давление от остывания воды в стояках в размере 40 % от расчетной величины:

= 0,43, (6.4)

где: – увеличение плотности воды при охлаждении ее на 1 °С;

сумма тепловых нагрузок стояков;

–расход теплоносителя через стояк.

Для систем с нижней разводкой по СН 419-70 допускается определение по формуле:

, (6.5)

где: h – высота

В горизонтальных системах

, (6.6)

где: – расстояние между горизонтальными ветвями соседних по высоте этажей.

Естественное давление определяют по формуле

, (6.7)

где: – плотность теплоносителя в обратном и падающем разводящих трубопроводах.

8. ВЕНТИЛЯЦИЯ    Вентиляция - совокупность мероприятий и устройств, использующихся для организации воздухообмена с целью обеспечения заданного состояния воздушной среды в помещениях в соответствии со строительными нормами и правилами СНиП 41-01 2003.    Принципиальное устройство вентиляционной системы представлено на рис    Воздух в систему поступает через воздухозаборную решетку, которая защищает вентиляционную систему от попадания внутрь осадков и посторонних предметов. При выключенной вентиляционной системе воздушный клапан препятствует попаданию в помещение наружного воздуха. Фильтр очищает поступающий воздух от механических загрязнений, он нужен для защиты от пыли, пуха, насекомых как вентилируемого помещения, так и самой системы. При поступлении воздуха в систему в зимний период, калорифер (воздухонагреватель) подогревает его. Калорифер может быть водяным или электрическим. Для небольших установок целесообразно применение электрических калориферов. Вентилятор - основа системы - подает (или выбрасывает) из системы воздух. Шумоглушитель предотвращает распространение шума по воздуховодам. С помощью воздуховодов и воздухораспределителей воздушные потоки направляются и соответственно распределяются по вентилируемому помещению. Через решетки или диффузоры осуществляется подача (забор) воздуха из помещения. .

В зависимости от конструкции вентилятора различают: осевые, центробежные (радиальные) и тангенциальные (диаметральные).    Осевые вентиляторы - настольные, напольные или потолочные "вертушки" (часто встречаются в быту) не создают напора, а просто разгоняют воздух по комнате. Осевой вентилятор представляет собой колесо из лопастей (крыльчатку), прикрепленных к втулке под определенным углом к плоскости вращения. При вращении лопастей они захватывают воздух и перемещают его в осевом направлении. При этом в радиальном направлении воздух почти не перемещается. К преимуществам осевых вентиляторов можно отнести: большой КПД, относительную легкость регулировки расхода воздуха (поворотом лопастей), компактные размеры.    Центробежные вентиляторы создают сильный напор воздуха. Используются в помещениях, где необходимо быстро "продуть" большие пространства. Центробежный вентилятор представляет собой лопаточное колесо в спиральном корпусе. При вращении рабочего колеса воздух, попадающий между лопатками, движется радиально от центра и при этом сжимается. Под действием центробежной силы воздух выдавливается в спиральный корпус, а затем направляется в нагнетательное отверстие.