Виды и расчет отопления помещений и кабин

В производственных помещениях и кабинах мобильных транспортных средств в холодный период года устраивают системы отопления, состоящие из следующих основных элементов; источника теплоты, системы теплопроводов для перемещения теплоносителя (воды, пара, воздуха, выхлопных газов) и нагревательных приборов.

В производственных помещениях системы отопления подразделяются на местные и центральные. Местные системы отопления предполагают совместную компоновку источника теплоты и нагревательного прибора, например, отопление помещения теплогенераторами, электрическими нагревательными приборами. Центральные системы отопления предназначены для обогрева нескольких помещений из единого теплового пункта, в котором размещается источник теплоты, например, система водяного отопления здания с собственной котельной.

По способу передачи тепла отапливаемым помещениям системы отопления подразделяются на конвективные (если преобладает теплоотдача конвекцией) и лучистые (при теплоотдаче излучением), а по способу циркуляции теплоносителя – на искусственные (насосные) и естественные (гравитационные). По параметрам теплоносителя системы отопления подразделяются на вакуум-паровые (температура менее 100°С, давление менее 0,1 МПа), низкого давления (температура 100-115°С, давление 0,1-0,17 МПа), высокого давления (температура 115-132°С, давление 0,17-0,3 МПа).

Максимальное давление пара ограничено допустимым значением температуры поверхности нагревательного прибора 130°С, чему соответствует абсолютное давление 0,3 МПа. Для помещений, где выделяются легковозгоняемые ядовитые вещества или взрывоопасные пыли и газы, температуру поверхности нагревательных приборов следует согласовать с инспекциями санитарного и пожарного надзора.

При расчете отопления производственных помещений определяют потери тепла через строительные ограждения, открытые ворота, двери, на нагрев наружного воздуха, поступающего взамен удаляемого вытяжными вентиляционными системами, а также за счет тепловыделения от технологического процесса и оборудования.

Потери Q₀ через ограждающие конструкции помещений составляют, Вт:

Q₀ = F(t_в – t_н)∙n/R₀,

где F – площадь ограждающей конструкции, м²; t_в – расчетная температура воздуха внутри помещения, °С; t_н – расчетная температура наружного воздуха для холодного периода года, °С; n – коэффициент, учитывающий уменьшение разности температур; R₀ – термическое сопротивление теплопередаче ограждения, м²∙°С/Вт.

Расчет теплопотерь по этой формуле ведут отдельно для каждой ограждающей конструкции, а полученные результаты суммируют.

Количество тепла, необходимого для нагрева наружного воздуха, составляет 20-30% потерь тепла Q₀, а для нагрева поступающих извне транспортных средств, материалов и оборудования – 10-15%.

В ГОСТ 12.1.005-88 отмечается, что в целях профилактики тепловых травм температура наружных поверхностей технологического оборудования не должна превышать 45°С. Толщина плоских стенок ограждений, м, обеспечивающих такую температуру, определяется из выражения

B = λ(t_в – t_н)/φ,

где λ – теплопроводность материала стенок, Вт/(м∙°С); t_в – температура внутри нагревательного устройства, °С; t_н = 45°С – температура наружной стенки нагревательного устройства; φ – плотность теплового потока, Вт/м².

При невозможности по каким-либо причинам защитить работающих от вредного воздействия температуры следует применять воздушное душирование, местное кондиционирование воздуха и другие средства, снижающие температуру.

Рассматривая кабину как вентилируемую камеру и полагая, что температура в кабине должна быть постоянной, составим уравнение теплового баланса

∑Q_i = 0,

где Q_i – теплопоступления в кабину (изнутри и снаружи) и теплопотери через ограждения кабины.

Расчет отопления кабин строительных и дорожных машин состоит в определении теплопотерь через пол, потолок, стенки и остекление кабины и тепловыделения от электрооборудования или двигателя внутреннего сгорания.

Напишем то же уравнение, расшифровав составляющие теплового баланса:

Q_i = Q_ч + Q_дв + Q_тм + Q_го + Q_в + Q_эл ± Q_по ± Q_нпо,

где теплопоступления от: Q_ч – человека (водителя); Q_дв – двигателя; Q_тм – трансмиссии; Q_го – гидрооборудования; Q_в – вентилятора (отопителя); Q_эл – электрооборудования; теплопоступления или теплопотери от: Q_по - прозрачных ограждений (стекол); Q_нпо – непрозрачных ограждений кабины. Подсчет составляющих теплового баланса производится по формулам работ [7, 8].