2536

вания и развития вертикальной плоской неизотермической струи, которые более подробно рассматриваются в [9, 17]. Учитывая, что в данном случае направление действия гравитационных сил совпадает с направлением движения струи (нагретая струя подается вверх), можно коэффициент неизотермичности плоской струи Kн.п определить по формуле [17]

В приведенных формулах А – коэффициент, учитывающий изменение поперечного профиля скорости воздуха в струе под воздействием гравитационных сил; – турбулентное число Прандтля; В – коэффициент, учитывающий влияние гравитационных сил на изменение поперечных профилей температуры; Аr0 – критерий Архимеда, определяемый по параметрам струи в плоскости истечения; – воздухораздающая ширина приточной щели, м; t0 – перепад температур приточного воздуха tпр и воздуха в по-

мещении tв, °С; w0 – скорость воздуха на выходе из воздуховода; Тв – абсолютная температура воздуха в помещении, К; X – координата (линейный размер) по оси движения струи, м.

Значения скорости воздуха и допустимого перепада температуры в рабочей зоне (зоне обслуживания) приводятся в СП 60.13330.2012.

Поскольку при рассматриваемой системе отопления для компенсации теплопотерь иногда приходится подавать воздух со значительной начальной температурой (65...70°С), что в пределах рабочей зоны невозможно, плинтусная система отопления часто включается в рабочее время в дополнение к дежурной системе отопления. Поэтому тепловая нагрузка на плинтусную систему отопления

181

Скорость истечения струи из приточной щели

Воздуховыпускная щель системы плинтусного отопления оснащается воздухораспределительной решеткой с коэффициентом живого сечения

Kж.с 0,2 0,6 .

Пример 16.1. Рассчитать плинтусное отопление помещения размером 4 12 м. Длина наружной стены 12 м. Из архитектурно-строительных соображений плинтусная приточная щель принята высотой δщ = 0,02 м. Площадь пола помещения 48 м2, объем помещения 144 м3. Теплопотери помещения 1800 Вт. В световых проемах установлены стеклопакеты. Дежурное отопление рассчитано на компенсацию теплопотерь 900 Вт. Плинтусное отопление компенсирует теплопотери Qp = 900 Вт. В помещении постоянно находятся восемь человек. Расчетная температура воздуха в помещении 18 С.

Решение Согласно справочным данным нормируемый расход наружного возду-

ха в расчете на одного человека составит: V1 = 20 м3 / ч. Расход наружного воздуха Vпр = 20 · 8= 160 м3 / ч.

Кратность воздухообмена в помещении п = 160/144= 1,1 ч-1.

Плотность приточного воздуха ρ = 1,14 кг/м3 соответствует температуре 36,6 С. Определяем температуру приточного воздуха по формуле

(16.6):

Расхождение между полученной температурой и принятой находится в пределах допуска.

182

В приточной щели устанавливается решетка шириной δщ = 0,02 м с коэффициентом живого сечения Кж.с = 0,3, поэтому воздухораздающая ширина щели

δ= δщ Кж.с = 0,02 · 0,3 = 0,006 м.

Скорость выпуска воздуха

А = 1 + 0,75 0,00940,5 = 1,07.

Относительное расстояние от пола до потолка

Н = 3/0,006 = 500.

Коэффициент неизотермичности плоской струи

Действительнаяскоростьистечениянеизотермическойструидолжнабыть

0н 0Кн.п = 0,62 4,25 = 2,635 м/с.

Скорость струи на уровне потолка

x 0н 2,6Н 2,635 2,6500 0,306 м/с.

Перепад температуры на уровне потолка для плоской струи

Таким образом, рассмотренная система отопления удовлетворяет требованиям СП 60.13330.2012.

183

16.3.Воздушное отопление, совмещенное

свентиляцией,организованной по схеме «сверху вниз»

Отопление по такой схеме используется в производственных, общественных и административно-бытовых помещениях, когда разрешается рециркуляция воздуха. Нагретый воздух подается по центральным воздуховодам общеобменной системы приточной вентиляции и через воздухораспределители попадает в помещение (рис.16.2). Важно, чтобы нагретый воздух достигал рабочей зоны, а не всплывал под потолок (в результате противодействия гравитационных и инерционных сил).

Для расчетов можно воспользоваться уравнением [9]

Здесь H – относительная дальнобойность струи, которая должна находиться в пределах Hmin H Hmax :

где d0 – диаметр воздухоносителя.

ТурбулентноечислоПрандтлядляосесимметричнойструи 0,69 [9].

Решение уравнения (16.7) осуществляется методом подбора скорости истечения 0 и начального перепада температуры t0 .

Пример 16.2. Рассчитать систему воздушного отопления, совмещенную с системой вентиляции, при подаче приточного воздуха по схеме «сверху вниз» (рис. 16.2). Температура воздуха в помещении 18 °С. Размеры помещения 20 12 м, высота Н = 3,2 м, площадь потолка 240 м2, объем помещения Vп = 768 м3 Теплопотери составляют 9 600 Вт. Высота

рабочей зоны hр.з = 2 м. Диаметр воздухораспределителя d0 = 0,3 м.

Н

Рис. 16.2. Система воздушного отопления вертикальными струями, поданными по схеме «сверху вниз»

184

Решение

Примем температуру приточного воздуха tпр = 40 °С, скорость

Приточная струя достигает пола рабочей зоны. Уменьшив скорость истечения, можно добиться, чтобы приточная струя заканчивалась в пределах рабочей зоны. Например, примем 0 = 2,2 м/с. Тогда

Кратность воздухообмена

n=Vпр 1390 1,8 ч 1. Vп 768

При скорости истечения 2,2 м/с расход воздуха через один воздухораспределитель составляет:

V1 = 3600 d02 0 / 4 = 3 600 0,32 2,2 3,14/4 = 560 м3/ч.

В этом случае для компенсации теплопотерь помещения достаточно использовать три воздухораспределителя.

185

16.4.Воздушное отопление при подаче нагретого воздуха

врабочую зону наклонной струей

Достаточно эффективной является подача нагретого воздуха в рабочую зону наклонной струей, как показано на рис. 16.3. Воздушно-отопительный агрегат или воздухораспределители вентиляционной системы располагаются на высоте Hр = (0,35...0,65) H, где Н – высота помещения. Возду-

хораспределитель подает приточный воздух в сторону рабочей зоны. Рекомендуется принимать угол подачи = 35...65 . Обычно предпочтение отдают углам в диапазоне 35...45 . Расстояние между воздухораспределителями, которое обеспечивает свободное развитие струй, должно быть не

менее Ар =0,3 Fр , где Fp – площадь поперечного сечения помещения,

приходящаяся на одну струю, м2. Кроме того, необходимо соблюдать следующее условие:

Рис.16.3. Система воздушного отопления подачей нагретого воздуха в рабочую зону наклонной струей

В отапливаемом помещении желательно обеспечивать подпор (приток превышает вытяжку) в размере 0,5 ч-1.

Расход приточного воздуха на компенсацию теплопотерь

где — плотность воздуха, кг/м3, = 353/Тв.

При расчете воздушного отопления важно, чтобы приточная струя достигла рабочей зоны (см. рис.16.3) и не всплыла раньше. При всплытии

186

струи до рабочей зоны теплота, затраченная на отопление, не будет полностью использована.

Относительное максимальное расстояние, проходимое приточной струей, можно определить по уравнениям [17]:

H2,86 A B B1 Ar0 0,5 ;

А= 1+0,75Аr00,5

B= 1-0,5exp{-1,25 10 3 Ar0 };

0,69.

Длина пути струи до рабочей зоны S = Hsinр hр.з ; расстояния Х0 Scos ;

Х2 1,58Х0 ; расстояние между параллельными струями Y 3H.

Шепелевым И. А. введено понятие геометрической характеристики струи, которое может быть использовано для расчета воздушного отопления вместо параметра Н . Геометрическая характеристика определяется по формуле

где т – динамическая характеристика струи, для отопительных агрегатов принимают т =4,5…6,0;

F0 – площадь воздухораздающей поверхности распределителя;

п – тепловая характеристика струи, для отопительных агрегатов принимают п = 3,8...4,5.

Длина зоны обслуживания одной струей

Длина пути струи

S=0,7H. (16.12)

Пример 16.3. Рассчитать систему воздушного отопления помещения объемом V = 288 м3, высотой Н= 8 м. площадью F = 36 м2 (l = 6,0 м). Теплопотери составляют 25 000 Вт. Диаметр воздухораспределителя d0 = 0,4 м. Вытяжка расположена в стене помещения, противоположной месту подачи воздуха, т.е. приточная струя транзитная. Температура приточного воздуха

187

tпр = 50 С, температура воздуха в помещении tпр = 18 С, подвижность воздуха в помещении х =0,35 м/с. Высота рабочей зоны hр.з = 2 м.

Решение Дальнобойность горизонтальной струи ограничена длиной помещения,

поэтому принимаем Х0 = l = 6 м. Тогда

ХХ0 6 15. d0 0,4

Площадь поперечного сечения насадка

F0 d02 /4 = 3,14 0,42/4 = 0,126 м2.

Площадь поперечного сечения пространства, в котором развивается

струя.

Fп = (Н – hр.з ) l = (8 – 2 )6 = 36 м2.

Степень стеснения

F =36/0,126 = 285,7; F = 16,9; 1,69 F =28,6 <15.

В результате расчетов мы получили, что X < 1,69 F , следовательно, струя развивается как свободная, т.е. Kст =1.

Теплопоступления от одной струи

Q1 cVпр tпр tв 1,2 1 388,9 50 18 14934 Вт.

Расчетное число отопительных агрегатов будет

m= Qп 25000 1,67 . Q1 14934

Примем m=2.

При воздушном отоплении важно избежать существенного всплывания приточной струи. Впервомприближениивеличинуэтоговсплыванияможно принятьпо[1]:

Y= 0,15Н= 0,15 8= 1,2 м.

Рассчитаем всплывание потока, используя формулы [17]. Критерий Архимеда

188

Отклонение вертикальной координаты

Так как величина всплывания меньше нормативной величины (1,2 м), то расчет на этом можно закончить.

16.5. Воздушное отопление при подаче воздуха горизонтальной струей

Горизонтальный выпуск нагретой струи рекомендуется осуществлять на высоте Нр = (0,35 ...0,65)Н, где Н – высота помещения (рис. 16.4). Очевидно, что за счет действия гравитационных сил струя будет немного всплывать; например, ее ось может стать выше на величину Y. Как показывает опыт, необходимо, чтобы

Часто для отопления приходится использовать несколько воздушноотопительных агрегатов. В этом случае агрегаты можно располагать на противоположных стенах и осуществлять отопление встречными струями (рис. 16.5). Методика расчета такой системы отопления в принципе не отличается от методики расчета системы отопления одиночной струей.

Рис. 16.4. Система воздушного отопления подачей нагретого воздуха горизонтальной струей

189