Оглавление
Введение
Глава 1. Теоретические основы отопления зданий и сооружении
1.1 Виды систем отопления и режим их работы
.2 Преимущества и недостатки систем отопления в зависимости от вида теплоносителя
.3 Тепловой режим помещений
.4 Основные гигиенические требования к системам отопления
.5 Нормативные тепловые условия для различных помещений
.6 Условия комфортности в помещении
.7 Основные конструктивные элементы системы отопления
.8 Виды отопительных приборов и их характеристика
.9 Требования к отопительным приборам
.10 Правильность расстановки отопительных приборов и повышение их эффективности
.11 Методика теплового расчёта отопительных приборов
Глава 2. Расчет мощности отопительного прибора
Список литературы
Глоссарий
Приложения
отопление теплоноситель прибор
помещение
Введение
В жилых, общественных и промышленных зданиях требуется поддержание необходимых для людей и производственных процессов определенных метеорологических условий - нормативный микроклимат.
Защита ограждений от наружных климатических воздействий недостаточна для круглогодичного обеспечения необходимых условий в помещении. Эти условия могут быть созданы искусственно - работой системы отопления.
Основное требование к микроклимату - поддержание условий, благоприятных для находящихся в помещении людей. В холодных помещениях человек отдает большую часть своего тепла и переохлаждается, а это приводит к различным заболеваниям. А при высоких температурах затруднена отдача тепла организмом, что снижает работоспособность и вызывает головные боли. Также большое влияние на самочувствие человека оказывает подвижность и влажность воздуха. Важно и равномерное распределение температур в вертикальном и горизонтальном направлении. Для отопления в помещениях используются центральные и местные системы отопления.
Система отопления - предназначена для поддержки комфортной температуры воздуха в помещениях в холодное время года. Поддержка в помещении благоприятной температуры имеет гигиеническое значение, так как охлаждение и перегревание помещения нарушает тепловое равновесие человека.
Законодательством РФ закреплены нормы
температуры воздуха в холодное время года в жилых помещениях. Законом оговорены
температурные рамки, которые должны быть соблюдены в помещении, где работают
люди в холодное время года. Если в рабочем помещении температурные нормы
нарушаются, и работодатель не идет навстречу своим работникам, необходимо
обратиться с жалобой на работодателя в Государственную инспекцию по труду.
Глава 1. Теоретические основы отопления зданий и
сооружений
1.1 Виды
систем отопления и режим их работы
Отоплением называется искусственное поддержание температуры воздуха в помещении на уровне более высоком, чем температура наружного воздуха. Отопление помещений зданий и сооружений осуществляют для поддержания в них заданного уровня температур, определяемых условиями теплового комфорта или требованиями происходящих в них технологических процессов.
Виды отопления могут быть разных типов.
Отопление помещений может быть конвективным и лучистым.
Конвективным отоплением называется отопление, при действии которого температура воздуха в помещении tв выше радиационной температуры tR. Радиационная температура tR - усредненная температура поверхностей, обращенных в помещение, вычисленная относительно человека, находящегося в середине помещения (Приложение 1).
Лучистое отопление - отопление, обеспечивающее температуру воздуха в помещении tв ниже радиационной температуры tR (Приложение 1).
Комплекс оборудования и устройств, реализующих конвективное или лучистое отопление и поддерживающих температуру воздуха в помещениях зданий, называется системой отопления.
Системы водяного отопления в зависимости от схемы соединения труб с отопительными приборами называются однотрубными и двухтрубными (Приложение 1). В каждом стояке или ветви однотрубной системы приборы соединяются одной трубой, и вода протекает последовательно через все приборы. В двухтрубной системе каждый прибор отдельно присоединяется к двум трубам - подающей и обратной, и вода протекает через него независимо от других приборов.
По вертикальному или горизонтальному положению труб, соединяющих отопительные приборы, системы делятся на вертикальные со стояками и горизонтальные с ветвями (Приложение 2).
В зависимости от места прокладки магистралей различаются системы с верхней разводкой, когда подающая магистраль располагается выше отопительных приборов; с нижней разводкой, когда подающая и обратная магистрали прокладываются ниже приборов; с "опрокинутой" циркуляцией воды, когда подающая магистраль находится ниже, а обратная выше приборов (Приложение 3).
Движение воды в подающей и обратной магистралях может совпадать по направлению и быть встречным. В зависимости от этого системы именуются системами с тупиковым и с попутным движением водыв магистралях (Приложение 4).
Теплопроводы систем водяного отопления подразделяются на магистрали, подающие горячую воду к стоякам (подающие магистрали) и отводящие охлажденную воду от стояков к теплообменникам (обратные магистрали), и стояки, подающие и обратные, которые соединяют магистрали с отопительными приборами или с горизонтальными ветвями.
Системы отопления, в которых генератор теплоты, теплопроводы и отопительный прибор конструктивно объединены в одном устройстве, установленном в обогреваемом помещении, называют местными системами отопления. К ним относят печное, газовое, электрическое отопление и отопление воздушно-отопительными агрегатами. Радиус действия местных систем отопления ограничен одним - тремя помещениями.
Системы водяного отопления прежде всего разделяются на низкотемпературные с предельной температурой горячей воды 105°С и высокотемпературные - больше 105°С. Максимальное значение температуры воды ограничено в настоящее время 150 °С.
По взаимному расположению основных элементов системы отопления могут быть местные и центральные.
В местных системах отопления генератор тепла, нагревательные приборы и теплоотдающие поверхности конструктивно объединены в одном устройстве (Приложение 5). Теплопереносящая рабочая среда нагревается горячей водой, паром, электричеством или при сжигании какого-либо топлива. В местной системе отопления с использованием электрической энергии теплопередача может осуществляться с помощью жидкого или газообразного теплоносителя либо без него непосредственно через твердую среду.
В центральных системах отопления генератор теплоты расположен за пределами отапливаемого помещения, а нагретый в генераторе теплоноситель транспортируется теплопроводами до отопительных приборов, установленных в помещениях (Приложение 5). Теплота через отопительные приборы передается воздуху помещений, и охлажденный теплоноситель по теплопроводам возвращается к генератору теплоты. Центральные системы отопления имеют большой радиус действия - они, как правило, обеспечивают теплотой все здание. По виду теплоносителя, передающего теплоту отопительными приборами, центральные системы подразделяют на водяные, паровые, газовые, воздушные и комбинированные (пароводяные).
Центральная система отопления называется районной, когда группа зданий отапливается из отдельно стоящей центральной тепловой станции. Теплообменники и отопительные приборы системы здесь также разделены: теплоноситель (например, вода) нагревается на тепловой станции, перемещается по наружным и внутренним (внутри зданий) теплопроводам в отдельные помещения каждого здания к отопительным приборам и, охладившись, возвращается на станцию.
По способу циркуляции теплоносителя центральные и местные системы водяного отопления подразделяют на системы с естественной циркуляцией за счет разности плотностей холодного и горячего теплоносителей и системы с искусственной циркуляцией за счет работы насоса (Приложение 6). Центральные паровые системы имеют искусственную циркуляцию за счет давления пара.
По параметрам теплоносителя центральные системы подразделяют:
· на водяные низкотемпературные с температурой воды до 100°С и высокотемпературные с температурой воды более 100°С;
· на паровые низкого давления с ρ = 0,10+0,17 МПа;
· на паровые высокого давления с р = 0,17+0,30 МПа;
· на вакуум-паровые с р< 0,1 МПа.
Системы отопления выбирают по нормативным документам в соответствии с назначением здания или сооружения и требованиями, которые можно разделить на пять групп:
· 1-я группа - санитарно-гигиенические - системы отопления должны равномерно обогревать помещения в течение всего отопительного периода без ухудшения состояния воздуха и с ограничением температуры поверхности отопительных приборов;
· 2-я группа - экономические - приведенные затраты на отопление должны быть минимальными;
· 3-я группа - архитектурно-строительные - системы отопления должны быть компактны и увязываться со строительными конструкциями;
· 4-я группа - монтажные - должен обеспечиваться монтаж систем отопления индустриальными методами с максимальным использованием унифицированных узлов заводского изготовления при минимальном количестве типоразмеров;
· 5-я группа - эксплуатационные - системы отопления должны быть просты, удобны в управлении и ремонте, бесшумны и безопасны.
В соответствии с этими требованиями паровые системы отопления могут быть использованы в зданиях при наличии пара на технологические нужды и кратковременном пребывании в них людей.
В практике эксплуатации любой системы отопления могут быть предусмотрены следующие режимы ее работы:
· постоянная работа в течение отопительного сезона с поддержанием заданной температуры в помещении;
· постоянная работа в течение всего года с поддержанием заданной температуры в помещении;
· периодическое включение системы;
· дежурное отопление;
· работа отопления в целях повышения температуры поверхностей ограждений;
· режим натопа.
При значительной протяженности системы давления,
создаваемого одной естественной циркуляцией, становится недостаточно для
перемещения нужного количества воды без применения теплопровода. В таких
случаях в сеть трубопроводов системы включают насос для механического перемещения
воды. Такая система носит название насосной системы водяного отопления или
водяной системы с механическим побуждением.
.2 Преимущества и недостатки систем отопления в
зависимости от вида теплоносителя
В качестве теплоносителя для отопления может применяться жидкая или газообразная среда, обладающая теплоаккумулирующей способностью, а также подвижная и дешевая. В системах отопления используют разные теплоносители.
Вода - обладает большой теплоемкостью, плотностью и вязкостью, не сжимаемостью, при нагревании расширяется с уменьшением плотности; при повышении температуры и уменьшении давления выделяет растворенные газы. Температура кипения воды зависит от давления и понижается вследствие теплопередачи через стенки труб и приборов.
Преимущества воды как теплоносителя систем отопления:
· высокие санитарно-гигиенические свойства;
· качественное регулирование системы, путём регулирование температуры теплоносителя;
· бесшумность работы системы;
· большая долговечность системы по сравнению с паровой;
· меньше сечения трубопроводов теплоносителя;
· возможность ограничения температуры поверхности отопительных приборов.
Недостатки воды как теплоносителя систем отопления:
· значительное гидростатическое давление (в 600 -1500 раз больше чем у пара, в 900 раз больше чем у воздуха);
· больший расход металла на отопительные приборы по сравнению с паровой системой;
· большая тепловая инерция воды замедляет регулирование теплоотдачи приборов.
Пар - одно из агрегатных состояний воды, обладает малой плотностью и высокой подвижностью; температура и плотность пара повышаются при увеличении давления. Пар отличается большим теплосодержанием за счет теплоты испарения, которая выделяется при конденсации пара в трубах и приборах и передается через их стенки в помещения.
Преимущества пара как теплоносителя систем отопления:
· сокращение расхода металла за счёт уменьшения площади приборов; меньшее гидростатическое давление по сравнению с водяной системой; малая тепловая инерция, что обеспечивает быстрый тепловой нагрев и остывание теплоносителя;
· возможность перемещение пара на большие расстояния; меньшая опасность замерзания.
Недостатки пара как теплоносителя систем отопления:
· высокая температура отопительных приборов, что приводит к разложению и сухой возгонки пыли, сопровождающая выделением вредных веществ;
· невозможность качественного регулирования теплоотдачи приборов;
· шум;
· ускоренная коррозия металлических труб;
· значительные тепловые напряжения и деформация систем.
Воздух - имеет малые теплоемкость и плотность, подвижность, при нагревании расширяется с уменьшением плотности. Температура горячего воздуха понижается вследствие теплопередачи через стенки каналов и при смешении с воздухом отапливаемых помещений.
Преимущества воздуха как теплоносителя систем отопления:
· быстрый и равномерный прогрев помещения;
· совмещения отопления с приточной вентиляцией;
· отсутствие отопительных приборов;
· снижение первоначальных капитальных затрат по сравнению с водяной системой.
Недостатки воздуха как теплоносителя систем отопления:
· большая площадь сечения воздуховодов;
· бесполезные значительные потери тепла по причине большого сечения воздуховода, либо значительные затраты на теплоизоляцию;
· более сложный монтаж;
· большие энергозатраты.
Выбор основных видов теплоносителей для системы
отопления зданий осуществляется в соответствии с санитарно-гигиеническими
требованиями.
1.3 Тепловой режим помещений
Основная цель отопления - создание теплового комфорта в помещениях. Отопление способствует также увеличению срока службы зданий и оборудования, нормализации технологических процессов, повышению производительности труда работников и качества выпускаемой продукции.
Отопительным сезоном называют продолжительность отопления зданий в холодное время года. Длительность отопительного сезона устанавливают на основании многолетних наблюдений как среднее число дней в году с устойчивой среднесуточной температурой воздуха +8°С и ниже.
На большей части территории России, характеризующейся суровой и длительной зимой, отопительный сезон продолжается 6-8 месяцев, на севере страны - 9-11 месяцев. Отопление зданий начинают при устойчивом (в течение 5 суток) понижении температуры наружного воздуха до +8°С. Заканчивают отопление при устойчивом повышении температуры наружного воздуха выше +8°С также в течение 5 суток. Поэтому длительность конкретного отопительного сезона обычно отличается от средней продолжительности, зафиксированной в нормах.