книги из ГПНТБ / Семенов, Леонид Алексеевич. Печное отопление

Чем больше размеры печи и толще ее стенки, тем равномер­ нее она отдает тепло и, следовательно, тем будет меньше коэф­

фициент М.

Для теплоемких печей значение М зависит еще от числа то­ пок в сутки. При двух топках в сутки коэффициент неравномер­ ности в 2—3 раза меньше, чем при одной топке.

Для нетеплоемких печей с периодической топкой график

изменения теплоотдачи во времени имеет вид, изображенный на

рис. 88. На этом рисунке буква т выражает длительность про-

ках и 24 час. при одной топке в сутки).

Величина коэффициента неравномерности теплоотдачи М для

т

указанных печей зависит только от отношения -т^гп и может

быть взята по графику, изображенному на рис. 89. При умень­ шении перерывов между топками величина Л4 уменьшается и при п = 0 равняется нулю.

4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛОУСВОЕНИЯ

ПОВЕРХНОСТИ ОГРАЖДЕНИЯ SB

(по теории проф. О. Е. Власова)

$ ккал/м2 час град, определяется по формуле

(14)

109

где с — удельная теплоемкость материала в ккал!кг град;

7—объемный вес материала в кг!мъ;

при прикосновении рукой к различным предметам, находящимся в комнате. Хотя все они имеют примерно одинаковую темпера­ туру, однако деревянный стол кажется холоднее, чем ковер, зер­ кало (стекло) еще холоднее и, наконец, самыми холодными ка­ жутся металлические предметы. Эти последние быстрее отни­

мают (усваивают) тепло от нашей руки.

2. Термическое сопротивление 'Слоя ограждения R, опреде­ ляется по формуле

где 6 — толщина слоя в м.

3. Условная толщина слоя D (величина безразмерная) опре­

поверхности ограждения SB.

Расчет начинают с определения условной толщины первого слоя, принимая нумерацию слоев от внутренней поверхности ограждения. Возможны следующие случаи.

Случай Г-й. Условная толщина первого слоя равна единице или больше (в этом 'Случае слой называется «толстым»). Тогда SB =sb т. е. коэффициент теплоусвоения внутренней поверхности ограждения равен удельному коэффициенту теплоусвоения ма­

териала первого слоя, и последующие слои ограждения никакого влияния на величину SB уже не оказывают.

Для некоторых строительных материалов толщина слоя 6,

соответствующая условной толщине D = 1 (так называемый «слой резких колебаний»), при Z = 24 час. и Z=12 час., т. е. при одной

и при двух топках в сутки, приведена в табл. 13.

Случай 2-й. Условная толщина первого слоя меньше еди­ ницы. В этом случае производят определение условной толщины второго слоя ограждения D2.

ПО

рого слоя ограждения.

Случай 3-й. Если £>1+О2<1, то переходят к расчету сле­ дующих слоев ограждения, и к условной толщине 1-го и 2-го

слоев прибавляют условные толщины 3-го, 4-го слоев и т. д.,

пока сумма их не составит единицу или не будет больше нее.

Если при этом требуется взять т слоев ограждения, то рас­ чет начинают с определения коэффициента теплоусвоения внут­ ренней поверхности т — 1 слоя ограждения по формуле

так как коэффициент теплоусвоения поверхности слоя т равен

sm-

Затем для т — 2 слоя

и т. д. по направлению к внутренней поверхности ограждения,

l + #iS2

111

Случай 4-й. Сумма условных толщин всех слоев огражде­ ния меньше единицы. В этом случае начинают расчет с послед­

душные прослойки, то для них можно полагать удельный коэффи­ циент теплоусвоания s = 0.

Случай 5-й. Если ограждение практически не обладает

теплоустойчивостью (например, окно), то в этом случае услов­ ная толщина ограждения меньше единицы, и значения SB опре­ деляется по формуле для однослойного ограждения

Интересно отметить, что для этого случая коэффициент те-

плопоглощения В будет равен коэффициенту теплопередачи ог­

раждения

стены меньше 2, то в этом случае стену по толщине разделяют

на две части с одинаковыми условными толщинами. Расчет на­

теплоусвоение поверхности раздела равно нулю.

112

Далее:

о____ ^m-1 sm-l + Sm

(28>

1 +/?„,_! Sm

и т. д., как для случая 3-го.

Пример. Определить коэффициент теплоусвоения SR и коэффициент теплопоглощения В внутренней поверхности наружной каркасной обшивной стены, выполненной из 25-лш досок. Стена засыпана шлаком и оштукатурена изве­ стковой штукатуркой по драни толщиной 15 мм.

Расчет произвести для случая топки 2 раза в сутки, т. е. Z=12 час. Решение. Находим для 1-го слоя (штукатурка)

Sj = 0,72 V сиЛ = 0,72 /0,25 • 1 400 • 0,45 = 9,0

£), - S, = 0,033-9 = 0,3 < 1.

Так как условная толщина первого слоя оказалась меньше единицы, то необ­ ходимо учитывать и следующий слой.

Находим для 2-го слоя (дерево)

83 . 0,025 ^2 = Х2 = 0,150 = 0-167>

s2 = 0,72 Усй^ - 0,72 /0,6-5о0 • 0,15 = 5,1,

D2 = R.ty2 = 0,167-5,1 = 0.85.

Находим сумму условных толщин первых двух слоев

Di -f-7)2 = 0,3 + 0,85= 1,15.

Так как сумма Z>i+D2>1. то следующие слои нас уже не интересуют, и значение SB определяем по формуле (19)

5. КОЭФФИЦИЕНТ ТЕПЛОВОЙ ИНЕРЦИИ ПОМЕЩЕНИЯ Если в формуле (12) обозначим

Qcp=^o(^B—^н)>

где Шо — теплопотери помещения на 1° разности температур

с учетом всех добавок в ккал!час град;

4 и tH— расчетные соответственно внутренняя и наружная

температуры и если примем

тогда формула (12) для печного отопления при а=0,7 примет

вид

Безразмерная величина ф названа нами «коэффициентом те­

пловой инерции помещения». В то время как при работе ото­ пительной печи периодического действия возникают температур­ ные колебания, окружающая среда, также принимает участие в процессе нагревания и остывания, другими словами, тормозит эти колебания. Эта способность помещения тормозить темпера­ турные колебания внутреннего воздуха в полной мере опреде­ ляется коэффициентом ф. Значение ф зависит только от строи­ тельных особенностей помещения, т. е. от:

1)размеров помещения и его ограждений, внутренних и на­ ружных;

2)теплофизических свойств материалов, расположения и

толщины слоев всех ограждений;

3)коэффициентов теплопередачи наружных ограждений;

4)и прочих условий: размещения помещений по странам

света, числа наружных ограждений, вентиляции и т. д. Значение ф не зависит от вида отопления, однако величина

его меняется в зависимости от периода колебаний, т. е. от ре­ жима эксплуатации отопительной установки. Так, например, в помещениях с массивными ограждениями при одной топке в су­ тки величина ф на 17—20% меньше, чем при двух топках, а в

помещениях с легкими ограждениями — на 20—25%. Введение коэффициента ф позволяет более точно оценивать

проекты жилых помещений с точки зрения их теплоустойчивости.

Впрактических случаях значение ф для различных помещений колеблется в очень широких пределах — от 3 до 25 и выше (при

двух топках в сутки). Некоторые помещения специального ха­ рактера, например подземные склады, могут иметь ф=100.

Произведенные по формуле (29) расчеты для разного рода помещений приводят к выводу, что тепловая инерция помеще­ ния не в такой степени зависит от конструкции наружных ог­ раждений, как от других факторов, и в первую очередь от удель­

ных потерь тепла помещением.

Та или иная конструкция ограждения влияет на величину

числителя в выражении для ф, теплопотери же входят в зна­ менатель. Практически получается, что при замене одних кон­

струкций другими, например кирпичных стен деревянными и да­ же стенами из фанерных утепленных щитов, числитель (29) из-’ меняется всего в 1,5—1,8 раза. При изменении же положения помещения в здании удельные теплопотери его могут изменяться в более широких пределах — в 3,4 и даже в 5 раз. Этот послед­

114

ний фактор и оказывает решающее влияние на тепловую инер­ цию помещения.

Это позволяет произвести приближенную классификацию по­ мещений по величине ф в зависимости только от размещения по­ мещений (табл.14).

В последней графе табл. 14 указаны значения коэффициентов

неравномерности теплоотдачи М для печей, которые могут быть

применены в этих помещениях; значения М определены по фор­

муле (30) при /н =—30° и Д^ = 2,5°.

6. ТЕПЛОУСТОЙЧИВОСТЬ ПОМЕЩЕНИЯ ПРИ ОТОПЛЕНИИ ПЕРИОДИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ

Воздушное отопление. Для расчета величины амп­

д__ 0.744Qcp

*~ S ВТо •

Значение коэффициента неравномерности М для всех пе­ речисленных систем принимается приближенно по приведенному

Глава III

РАСЧЕТ ПЕЧНОГО ОТОПЛЕНИЯ

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Расчет 'печного отопления производят в следующей последо­ вательности:

1)определяют теплопотери для каждого помещения [12];

2)по типовым альбомам подбирают отопительную печь со­

ответствующей тепловой мощности;

3)производят, если это требуется (см. ниже), проверку теп­ лоустойчивости помещения, т. е. определяют амплитуду колеба­ ния температуры помещения At.

При применении печей непрерывного горения теплопотери

помещения вычисляют при той же температуре наружного воз­ духа, которая принята для центрального отопления (£н).

Ту же расчетную температуру Щ) можно принимать и при использовании печей с периодической топкой (толстостенных и тонкостенных). В этом случае выбор печи по теплоотдаче и про­ верку теплоустойчивости помещений следует производить при двух топках печи в сутки.

При повышении наружной температуры и уменьшении раз­ ности температур внутреннего и наружного воздуха до 60—65°/о от расчетной возможен переход на одну топку в сутки.

Теплотехнический расчет самой печи в проект печного отоп­

ления, как правило, не входит, поскольку печь выбирают типо­ вую, по альбому. В отдельных 'Случаях ввиду каких-либо особен­

ностей задания может потребоваться проектирование самой печи. Необходимо при этом иметь в виду, что, согласно ГОСТу [15], каждая новая печь, прежде чем ее применять на практике,

должна быть подвергнута лабораторным испытаниям по стан­

дартной методике.

При испытаниях проверяют качество новой печи, определяют ее теплотехнические показатели и данные, необходимые для

правильного применения ее.

117

Теплоотдача печи Q должна 'быть равна теплопотере поме­ щения Qo с допускаемым отклонением ±15% от Qo.

При обслуживании одной печью нескольких смежных поме­

щений ее следует устанавливать так, чтобы теплоотдача выхо­ дящей в каждое помещение нагревательной поверхности возме­

щала теплопотерю этого помещения.

Если теплоотдача выбранной печи превосходит теплопотери

помещения больше чем на 15%, то необходимо взять печь мень­ ших размеров. Однако допускается применение печей и с боль­ шей теплоотдачей, если таковая потребуется по условиям тепло­

устойчивости помещения.

При выборе печи необходимо учитывать особенности сани­ тарно-гигиенических требований для разных помещений. Наи­ более высокие требования предъявляются к печам, устанавлива­ емым в детских помещениях и лечебных учреждениях. В этих случаях допускаются к установке только печи с умеренным про­ гревом стенок, т. е. такие, температура поверхности которых даже в отдельных точках не превышает 90°.

В жилых помещениях и школах допускается применение пе­ чей повышенного прогрева, т. е. печей с максимальной темпе­

температура по всей поверхности печи в момент максимального прогрева не должна превосходить 90°.

В помещениях с временным пребыванием людей (служебных, конторских, складских и т. д.) допускаются к установке печи с температурой на наружной поверхности свыше 120°, при усло­ вии применения для этих печей наружного экранирующего ог­ раждения, предохраняющего от ожогов и сильного действия лу­ чистого тепла.

2.'ПРОВЕРКА ТЕПЛОУСТОЙЧИВОСТИ ПОМЕЩЕНИЯ

Теплоустойчивость помещения характеризуется величиной амплитуды колебаний температуры воздуха этого помещения At за промежуток времени от одной тапки до другой. Проверка теплоустойчивости помещений при проектировании печного отоп­ ления требуется только1 для жилых домов, а также для детских и лечебных учреждений.

Определение амплитуды колебаний температуры воздуха производится по формуле

1 1 «в ”1” SB

118