2536

Схема укладки нагревательных элементов и датчика температуры показана на рис. 15.2.

Рис. 15.2. Общий вид схемы укладки нагревательных элементов (греющих кабелей) в конструкцию пола

Тепловую мощность греющего кабеля рассчитывают из условия компенсации теплопотерь в помещении.

Нагреваемые полы создают в помещении тепловой комфорт. Затраты на установку подогрева пола минимальные. Регулятор температуры может программироваться. Это ведет к экономии энергозатрат.

131

Для отопления производственных помещений большого объема применяют подвесные электропанели с греющим кабелем (рис. 15.3).

Рис. 15.3. Подвесная панель с греющим электрокабелем:

1 – стальной кожух; 2 – теплоизоляция; 3 – нагреватель из греющего кабеля

Тепловую мощность подвесных панелей рассчитывают по балансам теплоты в верхней и нижней зонах помещения.

В настоящее время для отопления помещений широко используются

инфракрасные потолочные кассеты различных типов и конструкций,

выпускаемые в России и за рубежом (рис. 15.4).

Инфракрасный обогреватель «Mister»

Рис. 15.4. Электрический кассетный инфракрасный электрообогреватель серии

«Frico» и «Mister»:

а – общий вид; б – место установки

132

Среди инфракрасных излучателей широкое распространение получили электрические излучатели, показанные на рис. 15.5.

Рис 15.5. Электрические излучатели

Принцип действия электрических отопительных приборов основан на законе Джоуля–Ленца, характеризующем тепловое излучение при прохождении электрического тока.

Электроотопительные приборы подразделяют на высокотемпературные с температурой греющей поверхности более 70 С и низкотемпературные с температурой греющей поверхности 25...70 С. В воздушных отопительных приборах часто используются теплоэлектронагреватели (ТЭН), предназначенные для применения в районах с умеренным и холодным климатом, т.е. там, где имеется опасность замерзания обратной воды (после калориферов) или конденсата. Их следует устанавливать в закрытых помещениях при температуре воздуха не ниже 1 С и не выше 35 С. Теплоэлектронагреватели могут быть укомплектованы аппаратурой управления, размещаемой в специальном шкафу. Нагревание воздуха может осуществляться путем последовательного включения и отключения трех ступеней электронагревателей с установочной мощностью, составляющей

33,3, 66,7 и 100 % от полной.

Электронагреватели (ЭН) рекомендуется располагать на расстоянии не менее 1 м от обогреваемой зоны. Допускается размещение ЭН с трех или двух сторон площадки. ЭН можно устанавливать как в горизонтальном, так и в вертикальном положении. Высота размещения ЭН над поверхностью обогреваемой площадки составляет: 0,7 м – при их вертикальном положении и 2,5...5,0 м – при горизонтальном. Задача расчета инфракрасного электрического отопления заключается в определении числа ЭН, их мощности и рационального расположения для получения требуемых параметров воздуха, обеспечивающих комфортные условия для человека, находящегося в зоне нагрева.

Средняя облучаемость человека на рабочей площадке Qo.п зависит от системы инфракрасного отопления и должна приближаться к допустимой средней облучаемости человека Qд.c при данной температуре окружающего воздуха. Относительная облучаемость головы q1 и лица q 2 не должны

133

превышать максимально допустимых относительных значений q1д и q 2д . Относительная облучаемость ног q 3 не должна превышать максимально допустимое значение q 3д. Неравномерность облучения человека в пре-

делах рабочей площадки не должна превышать максимально допустимого значения д при данной температуре окружающего воздуха. Допустимые значения облучаемости и неравномерности облучения рассчитывают по следующим формулам [4]:

• допустимая средняя облучаемость человека, Вт/м2:

• максимально допустимая относительная облучаемость головы человека

• максимально допустимая относительная облучаемость лица человека

максимально допустимая относительная облучаемость ног человека

• максимально допустимая неравномерность облучения человека в пределах рабочей площадки

•облучаемость тела человека, Вт/м2:

В приведенных формулах – коэффициент ослабления лучистого потока от электрообогревателей из-за повышенной запыленности или влагосодержания (при запыленности 8...15 мг/м3 принимается равным 0,86); t – допустимое отклонение температуры воздуха от нормируемого значения (ГОСТ 12.1.005–88), С; tн.в – нормируемая температура воздуха, равная

среднему значению нормируемого диапазона температуры воздуха, указанного в ГОСТ 12.1.005–88 С; tв.п – минимальная температура воздуха в

помещении, С; с.н – коэффициент суммарной теплоотдачи тела человека, Вт/(м2 С).

134

Зависимость коэффициента суммарной теплоотдачи тела человека от подвижности воздуха в помещении приведена в табл.15.1. Схемы размещения электронагревателей систем инфракрасного обогрева приведены на рис. 15.6. Геометрические и теплотехнические параметры для различных схем размещения электронагревателей приведены соответственно в табл.15.2 и 15.3. Наиболее распространены электронагреватели с установленной мощностью 610, 1000, 1500, 3 000 Вт. Требуемая мощность, кВт, системы электронагревателей определяется по формуле

где Nу – установочная мощность электронагревателя, кВт.

Таблица 15.1 Зависимость коэффициента суммарной теплоотдачи тела человека с.н

от подвижности воздуха в помещении

Таблица 15.2 Геометрические параметры схем размещения электронагревателей

135

Таблица 15.3 Теплотехнические характеристики схем размещения электронагревателей

Примечание. Коэффициент эффективности облучения системы обогрева Kc численно равен отношению произведения площади рабочей площадки и средней облученности человека к установочной мощности системы обогрева.

Пример 15.1. Рассчитать систему обогрева непостоянного рабочего места в неотапливаемом производственном помещении со средней запыленностью воздуха при работе средней тяжести. Длина и ширина рабочей площадки – 1 м. Электронагреватели могут устанавливаться с двух сторон от рабочей площадки не ближе 1,5...2,0 м от ее границы на высоте от 0 до 5 м. Подвижность воздуха в помещении в = 0,2 м/с. Минимальная темпе-

ратура воздуха в помещении tв.п = -25 C. Средняя облучаемость человека Qо.п = 200 Вт/м2; q1 = 0 Вт/м2; Q2 = 200 Вт/м2; qз.п = 200 Вт/м2. Нормируемая температура воздуха на рабочем месте tн.в = 18,5 C. Допустимое откло-

нение температуры воздуха от нормируемого значения t = 5,5 C. Решение

Облучаемость тела человека (см. формулу (15.6))

Qт =1,25 8[ 18,5 – (-25)] = 435 Вт/м2.

137

По формулам (15.1)...(15.5) определяем показатели тепловых ощущений человека:

Qд.с = (435 – 200)/0,86 = 273 Вт/м2;

q1д ={1+5,5/[18,5-(-25)]-0/435}/(1 -200/435)=2,09; q2д ={1+5,5/(18,5-(-25)]-435}/(1 – 200/435) = 1,23; q3д ={1+5,5/[18,5-(-25)]-0/435}/(1 – 200/435) = 1,23;

д = 2{5,5/[18,5 – (-25)]}/(1 – 200/435) = 0,47.

Заданным размерам рабочей площадки, условиям размещения электронагревателей и найденной допустимой средней облученности тела человека удовлетворяют схемы размещения электронагревателей с № 1 по № 3 (см. табл. 15.2, 15.3). Однако коэффициент эффективности облучения системы обогрева при схеме № 3 выше, чем при схемах № 1 и № 2. Избыток фактической мощности облучения Qo.n = 465 > qд.с= 273 Вт/м2 можно компенсировать системой регулирования. Мощность системы инфракрасного электроотопления для рассматриваемого рабочего места составит: W = 2,5N = 10 кВт. Здесь N =4 – число электронагревателей при схеме № 3 (см. табл. 15.2).

Расчет напольных систем отопления

Расчетная схема отопительной панели, вмонтированной в перекрытие здания, показана на рис. 15.7. В теплонесущий слой (нагревательная панель) уложены трубы диаметром d0, мм, с шагом S, мм (половина шага S/2 = С, мм), расстояние от оси трубы до верха слоя – h1, до низа слоя – h2.

Рис. 15.7. Расчетная схема нагревательной отопительной панели:

S – шаг между отопительнымитрубами; d0 – диаметр труб; b – высотаотопительной панели; H1, H2 – высоты слоевотопительнойпанели: h1, h2 – расстоянияотоситрубы соответственнодо верхаинизa теплонесущегослоя

138

При проектировании отопительных плит перекрытий максимальное значение S принимается равным 0,4 м; при проектировании плит напольного отопления – 0,3 м. При определении длин труб П-образных контуров нагревательных элементов из длины каждого участка такого контура вычитают l’ = 0,25 C. Для выравнивания поля температуры на поверхности над теплонесущим слоем, а также под ним располагают изоляционные слои с коэффициентом термического сопротивления Rиз, м2 С.

Напольные системы рекомендуется устраивать двухтрубными с нижней разводкой и опрокинутой циркуляцией (обратная магистраль идет по верху помещения), что способствует свободному удалению воздуха из системы. Нагревательная панель, вмонтированная в перекрытие, отдает теплоту как с потолка (qпт), так и с поверхности пола (qпл).

Тепловой поток 1 м трубы, заложенной в отопительную панель, в сторону поверхности пола, Вт/м:

139

Таблица 15.6 Формулы для определения поправочных коэффициентов

Примечание. бет – коэффициент теплопроводности бетона, равный 1,92 Вт/(м C); G – расход теплоносителя, кг/ч; Rконстр – термическое сопротивление конструкции, м C /Вт.

Если теплоотдача панели предполагается только через пол, то произведение коэффициентов в знаменателе формулы (15.8) равно 1, а qпт 0.

Суммарный тепловой поток 1 м греющей трубы с поверхности потолка и пола, Вт/м:

Тепловой поток 1 м трубы, заложенной в отопительную панель, в сторону поверхности потолка, Вт/м:

где qбазпт – теплоотдачабазиснойпанели, определяемаяпографику(рис. 15.8).

140