книги / Отопление и вентиляция. Отопление

Емкостные водонагреватели обладают незначительным сопро­ тивлением и позволяют делать перерывы в подаче пара. Во время перерывов система продолжает работать за счет тепло­ содержания воды, заполняющей емкий резервуар водонагре­ вателя.

'Секции ВходнагребаемойВоды

Рис. 96

Причиной применения пароводяной системы может быть и большая высота здания (рис. 97), при которой гидростатиче­ ское давление воды в радиаторах становится выше допускае­ мого (4 ати). В этих случаях все здание делят на несколько зон по высоте и в каждой из зон устраивают самостоятель­

ную систему водяного отопления, нагреваемую от теплооб­ менника, расположенного в нижнем этаже каждой зоны. Учиты­ вая, что трубы выдерживают давление значительно; более высокое, чем приборы

диационной температу­ рой. Указанное обстоя­ тельство дает воз­

можность при искусственном повышении средней радиацион­

Система отопления, обеспечивающего этот эффект, назы­ вается лучистым отоплением.

242

Очевидно, что для изменения величины средневзвешенной радиационной температуры тк необходимо значительно повы­

сить численные значения ряда составляющих в сумме £тв/ в. Этого можно достигнуть повышением температуры внутрен­

Известно три варианта систем лучистого отопления: с т е н ­ ное, п о т о л о ч н о е и п о д п о л ь н о е , отличающиеся между собой местом расположения отопительных панелей, скрытых

втолще строительных ограждений.

Внастоящее время можно считать предпочтительной по­ толочную систему лучистого отопления. На первый взгляд может показаться, что при потолочной системе нижняя зона будет плохо нагреваться. Однако поскольку воздух (в отличие от воды) лучепрозрачен, поток лучистого тепла, идущий от потолка, будет нагревать и пол и стены помещения, т. е. обеспечивать равномерный прогрев всего помещения. Данные многочисленных испытаний показывают, что при потолочных

системах отопления не наблюдается заметного повышения температуры воздуха помещения по высоте.

Отопительные панели обычно изготовляют бетонные с за­ ложенными внутри змеевиками или регистрами из труб. Ввиду практической невозможности смены труб вследствие их износа от внутренней коррозии применять пар как теплоноситель в данном случае нежелательно. Для увеличения длительности службы труб иногда применяют трубы не стальные, а из цвет­ ного металла.

Наилучший результат при лучистом отоплении дает элек­ трический нагрев.

В случае установки отопительных панелей в наружных ограждениях помещения, в частности в стенах, теплоотдача панели наружу не должна увеличивать теплопотерю помеще­ ния по сравнению с обычными видами отопления. Поэтому сопротивление теплоотдаче ограждения за панелью должно быть таким, чтобы тепловой поток наружу был равен по ве­ личине тепловому потоку при отсутствии панели.

Очевидно:

где tK и tn— расчетные температуры внутреннего и наруж­

ного воздуха (при обычном отоплении);

R0— сопротивление теплопередаче наружной стены без панели, м2• час-град/кдж;

tx — средняя температура панели в плоскости заделки

греющих труб.

При заделке панелей в потолки междуэтажных покрытий теплоотдача панели вверх полезно утилизируется для отопле­ ния вышележащего помещения. Поэтому особо тщательно теплоизолировать верхнюю часть панели нет необходимости.

Очень эффективно с экономической стороны двухсторон­ нее использование отопительных панелей, предложенное А. К. Андреевским (рис. 98). Панель, по толщине совпадаю-

■egs

щ

1

Рис. 99

щая с перегородкой и являющаяся верхней частью последней, отапливает сразу два смежных помещения. В этом случае разводку теплоносителя можно сделать по внутренней капи­ тальной стене здания, вследствие чего значительно сокра­ щается длина разводящих труб системы отопления (до 50%).

При теплоносителе-воде диаметры труб, закладываемых в панели, принимают чаще всего 1/2" 3/4". Расстояние между трубами колеблется от 80 до 200 мм (между осями), что обеспечивает достаточную равномерность температуры тепло­ отдающей поверхности панели. Расстояние от наружной по­ верхности труб до наружной поверхности панели чаще всего принимают от 13 до 20 мм.

244

Интересным вариантом лучистого отопления является нагревание поверхности потолка горячим воздухом, пропус­ каемым тонким сплошным потоком по потолку. Ввиду высо­ кой температуры и малого объемного веса, а также наличия перемежающихся приточных и вытяжных щелей указанный поток стелется по потолку, не опускаясь вниз, и нагревает его поверхность. Последняя становится экраном, нагревающим помещение путем лучеиспускания.

Вариант подобного устройства изображен на рис. 99. Положительные качества лучистого отопления заключают­

ся в следующем:

1. При потолочной системе конвективные токи в воздухе чрезвычайно слабы, вследствие чего пыль почти совершенно не поднимается.

2.Нет отложений пыли на нагревательных приборах.

3.Экономится место, которое необходимо для установки нагревательных приборов при обычных системах центрального отопления.

4.Имеется возможность летом охлаждать помещение пу­ тем пропускания через трубки панелей хладагента. Если охлаж­ дается потолок, то охлажденный воздух опускается равно­ мерно и, следовательно, охлаждение помещения происходит также весьма равномерно.

5.Создаются особенно благоприятные условия в помеще­ ниях, в которых находятся обнаженные люди (например, операционные в больницах), так как предотвращается тепло­ отдача путем излучения с обнаженного тела на холодные стены, которая особенно резко отражается на самочувствии

человека.

К недостаткам лучистого отопления относятся следующие: возможность коррозии труб, заделанных в панель и труд­ ность ремонта их; большие первоначальные затраты на устрой­ ство лучистого отопления и большой расход стальных труб; большая тепловая инерция панелей, не дающая возможности быстро изменять температуру помещения; ускоренное рассы­

отопления. Однако имеется ряд моментов, которые в настоя­ щее время являются спорными.

Ввиду крайней трудности получить точный расчет интен­ сивности облучения пользуются целым рядом упрощенных методов расчета лучистого отопления, исходя из различных

допущений.

Рассмотрим один из таких методов, разбив весь расчет на отдельные этапы.

245-

ложенными в главе I).

2. Определяем температуры *в внутренней поверхности всех

ограждений помещения как наружных, так и внутренних. Температуру поверхности последних можно принять равной температуре воздуха помещения /в.

3. Подсчитываем площади / в всех ограждений «в свету», т. е. площади поверхностей, соприкасающихся с воздухом

ния при наличии лучистого отопления, принимая во внимание,

чивающей такое же самочувствие, что и при обычном отоп­ лении. Очевидно, что это достигается при условии t R >

5. Для повышения значения средневзвешенной радиацион­ ной температуры от до tR путем установки отопительных

ланелей повышают температуру некоторой площади огражде­ ний, занимаемой панелями, которую обозначим: / п от вели­

чины тв до величины тп — температуры поверхности панелей.

Очевидно, что числитель в формуле (119) увеличится при этом на величину:

(х — х ) / . v Я В п

Тогда величина TR может быть определена по формуле

где тв — температура поверхности ограждения до установки

отопительных панелей; *п — температура поверхности отопительных панелей;

/ п — площадь поверхности отопительных панелей.

.246

тельно тп. Однако при этом может оказаться, что для дости­ жения необходимой средневзвешенной радиационной темпе­ ратуры t R теплоотдача отопительных панелей совершенно не

будет соответствовать теплопотере помещения QpaC4Избежать такого несоответствия можно только путем

расчетной увязки величины тп и /„.

Действительно, для того чтобы лучистое отопление не оказалось менее выгодно чем обычное, необходимо, чтобы

®в (т п t i . в) /п — Qpac4 *

где ав — коэффициент теплоотдачи поверхности отопительной панели (полный);

ti. д— температура воздуха помещения при лучистом отоп­ лении.

Очевидно,

х _______Фрасч____

Подставив это выражение в формулу (121), имеем:

лучистого отопления для помещения, имеющего размеры: ширину 4 м, длину 5,5 м, высоту (от пола до потолка) 4 м.

247

Задаемся темпера­ турой воздуха в по­ мещении /л. 8 = + 16°. По графику рис. 100, представляющему со­ бой экстраполирован­ ный график рис.11 вве­ дения, имеем, что при

/л. в = + 16° необходи­ мо иметь tR = + 20,1°.

Задаемся величи­ ной / п = 8 м2.

Тогда

Так как теплопередача потолочной отопительной панели будет происходить только одного излучения, можно при­ нять:

~ «л = 16,5.

Тогда теплоотдача панели Q„ будет равна: Qn = 16,5(41 — 16)8 = 3300 > 3180 кдж/ч.ас.

Воспользуемся формулами (122) и (123). Тогда

248

отдачи панели над теплопотерей помещения Qpac4 .

Если температура наружной поверхности и площадь из­ вестны, можно путем подробного теплотехнического расчета определить все конструктивные размеры панели. Для этого нужно задаться диаметром и шагом труб, т. е. расстоянием между их центрами, а также знать вид и температуру теп­ лоносителя. Для упрощения проектирования можно пользо­ ваться различными графиками и номограммами.

Одна из таких номограмм приведена на рис. 101.

Шаг между центрами трубок бмм при диаметре

жим, задано: т„ = + 46';/ п = 6 ,4 м2; средняя температура тепло­ носителя tCp. в = + 70’. Диаметр труб 3/4". Пользуясь рис. 101, получим шаг между трубами 160 мм.

Задаваясь длиной панели 2,1 м, имеем ширину ее

Число труб будет равно:

зосо = 19 шт.

160

Общая длина труб:2,1 • 19 = 40 м.

240

К перечисленным ранее достоинствам и недостаткам лу­ чистого отопления следует добавить одно важное обстоя­ тельство: снижение температуры воздуха помещения дает возможность понизить и температуру воздуха, подаваемого для целей вентиляции. Тем самым можно уменьшить расход тепла на подогрев этого воздуха (забираемого снаружи). Экономия будет тем больше, чем большее количество воз­ духа подается в помещение.

С этой точки зрения применение лучистого отопления в фабрично-заводских зданиях, для которых требуется мощная вентиляция, может иметь экономический смысл.

§ 29. ВОЗДУШНОЕ ОТОПЛЕНИЕ

Создать в помещении определенный температурный режим можно путем пропускания через него определенного количе­ ства воздуха, нагретого до более высокой температуры. Соприкасаясь с холодными поверхностями ограждений, воз­ дух понижает свою температуру до температуры помещения. Если при этом количество отдаваемого воздухом тепла будет равно теплоемкости помещения, то горячий воздух будет осуществлять функцию нормального отопления.

Выразив описанный процесс в алгебраической форме, имеем:

установка каких-либо нагревательных приборов становится излишней, так как само отапливаемое помещение целиком заполняется теплоносителем-воздухом.

Нагревание воздуха осуществляется специальными при­ борами калориферами, подробное описание которых дано в курсе «Вентиляция».

Калориферы обычно состоят из регистров гладких или ребристых труб, через которые воздух прогоняется венти­ ляторами с большой скоростью. Высокая скорость обеспечи­ вает высокое значение коэффициента теплопередачи /С, и ка­

250