ОТОПЛЕНИЕ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПОМЕЩЕНИЙ

Отопление в сочетании с конструктивными решениями зданий призвано обеспечить нормируемые температурные условия в рабочих зонах производственных помещений. Системой отопления называют комплекс конструктивных элементов, предназначенных для получения, переноса и передачи необходимого количества тепла во все обогреваемые помещения. В систему отопления входят отопительные приборы, магистральные трубо-проводы для подачи и отвода теплоносителя, стояки, соединительные трубы, регулирую-щая арматура, воздухосборники, котел или теплообменник при централизованном тепло-снабжении, смесительные установки и циркуляционные насосы.

Системы отопления подразделяют на две группы: местные и центральные. К местным относятся системы, в которых тепло получается и используется в одном помещении, а к центральным –системы, предназначенные для отопления нескольких помещений или зда-ний из единого теплового центра. В зависимости от используемого теплоносителя разли-чают паровое, воздушное, водяное и электрическое отопление.

В системах парового отопления носителем тепла является высокотемпературный пар, подаваемый под повышенным давлением. Недостатками парового отопления являются высокая температура нагревательных приборов до 373 °К (100 °C) и повышенный уровень шума. Поэтому применение его допускается в помещениях с кратковременным пребыва-нием в них людей. Для помещений категорий по взрывопожарной опасности А и Б проек-тируется, как правило, воздушное отопление, а для помещений категорий по взрыво и по-жарной опасности А, Б, Вустройство парового отопления не допускается [6].

В системах воздушного отопления носителем тепла является воздух, нагретый до тем-пературы, более высокой, чем температура обогреваемых помещении. Основными конст-руктивными элементами системы являются калорифер –источник тепла, вентилятор, и воздухораспределительные устройства. Для воздушного отопления характерны меньшие первоначальная стоимость и металлоемкость по сравнению с паровым и водяным отопле-нием, быстрый нагрев помещений, возможность совмещения с вентиляцией. Воздушное отопление целесообразно применять в помещениях большого объема (вокзалы, большие цехи, локомотивные и вагонные депо и др.).

Водяное отопление имеет наибольшее распространение, как самое гигиеническое, бес-шумное, экономичное и совершенное в эксплуатации. Оно обеспечивает возможность в широких пределах регулировать теплоснабжение помещений в зависимости от температу-ры наружного воздуха. Системы водяного отопления разделяются на низкотемпературные с температурой горячей воды до 378 °К (105 °C) и высокотемпературные с 378÷423 °К (150 °C). Расчетная температура оборотной воды 343 °К (70 °C). Различают системы водя-ного отопления с естественной и насосной циркуляцией воды. Естественная циркуляция применяется редко и только в небольших отдельно стоящих зданиях. В зависимости от схемы питания системы разделяют на вертикальные и горизонтальные, однотрубные и двухтрубные с нижней и верхней разводкой. На предприятиях железнодорожного транс-порта для отопления производственных помещений в основном применяют горизонталь-ные однотрубные системы с насосной циркуляцией воды.

Электрическое отопление в виде электропечей применяют для обогрева тягового под-вижного состава, путевых машин, а также отдельно стоящих зданий небольших объемов (посты дежурных по переезду, помещения для обогрева и отдыха и т. п.) Находит приме-нение и электроводяное отопление, в котором теплоноситель –вода подогревается в котле электронагревательными элементами.

Расчет тепловой мощности системы отопления Q_ОТ, Вт, основывается на тепловом ба-лансе часового расхода тепла для расчетных зимних условий

Q_ОТ =Q_ОГР + Q_НАГ + Q_ТЕХ.П – Q_ТЕХ.В, (3)

где Q_ОГР –потери тепла через ограждающие конструкции, Вт;

Q_НАГ –расход тепла на нагрев воздуха, Вт;

Q_ТЕХ.П –технические потерина нагрев оборудования, материалов и др.,Вт;

Q_ТЕХ.В –технические тепловыделения от оборудования, материалов и др.,Вт.

Тепловые потери помещения, которые принимают в расчет тепловой мощности систе-мы отопления, определяют как сумму потерь тепла через наружные и внутренние ограж-дающие конструкции. Для отдельного помещения величина потерь тепла составляет

Q=λ_i (t_Вi – t_Нi) β_i S_i, (4)

где λ_i –коэффициент теплопроводности материала i-ого ограждения, Вт/(м² °К) [7];

t_Вi, t_Нi –внутренняя и наружная расчетные температуры, °К[1, 6]

β_i –коэффициент, учитывающий ряд дополнительных потерь тепла через i-ое ог-

раждение [7];

S_i –площадь i-ой ограждающей конструкций, м².

Тепловые потери помещения через наружные ограждающие конструкции Q_Н являются основными в тепловом балансе часового расхода тепла в здании. Тепловые потери поме-щения через наружные ограждающие конструкции Q_В учитываются в тепловом балансе только при разности температур в смежных помещениях ≥5 °C. Общие тепловые потери здания через ограждающие конструкции составляют

Q_ОГР= ∑ Q_Нi +∑ Q_Вi . (5)

Недостаток тепла в помещениях восполняется отоплением (дополнительной установ-кой отопительных приборов), избыток удаляется вентиляцией. При расчетах промышлен-ных зданий Q_ТЕХ.Пи Q_ТЕХ.В относят к вентиляции. Тогда тепловая мощность отопитель-ной системы будет Q_ОТ =Q_ОГР .

Основными элементами отопительной системы являются нагревательные приборы, ко-торые выбираются в зависимости от назначения помещений по справочной литературе по отоплению. Площадь поверхности нагревательных приборов определяется по формуле

F = β₁ Q_ОТ / [k_ПР (t_ГВ – t_Пi)], (6)

где β₁ – коэффициент, учитывающий остывание воды в трубопроводе;

k_ПР –коэффициент теплопередачи выбранного нагревательного прибора, Вт/(м² °К);

t_ГВ –температура горячей воды, подаваемой в отопительную систему, °К;

t_Пi –температура воздуха в данном помещении, °К[1].

Для выбора всех элементов системы отопления разрабатывается схема отопления зда-ния. С этой целью на поэтажных планах здания согласно расчетам производится расста-новка нагревательных приборов в каждом помещении, в коридорах, лестничных клетках, а также размещаются стояки и разводка магистральных трубопроводов. Выполняется гид-родинамический расчет системы для чего она разбивается на участки ∆p_Уi, отличающиеся друг от друга расходом воды, и определяются потери давления ∆p_Кв каждом циркуляци-онном кольце по формуле

∆p_К = ∑ ∆p_Уi = ∑ (∆p_Трi + ∆p_Мсi) α, (7)

где ∆p_Трi = R_Удi ℓ_i –потери статического давления на участке от трения воды о стенки эле-

ментов трубопроводов, здесь R_Удi –удельная потеря давления на тре-

ние в 1 м i-ого трубопровода, а ℓ_i –длина i-ого участка, м;

∆p_Мсi = ∑ ξ_i (ρ υ²) / 2 –сумма потерь давления на местные сопротивления на участке;

ξ_i –коэффициент местного сопротивления i-ого участка трубопро-

вода;

(ρ υ²) / 2 – скоростной напор воды i-ого участка трубопровода, Па;

ρ,υ –соответственно, плотность, кг/м³, и скорость воды, м/с;

α –коэффициент запаса на неучтенные потери давления (≤10 %).

Расход воды весовой Gи объемный Vв отопительной системе в целом и для каждого ее участка составляет

G = Q_ОТ / [с (t_ГВ – t_ОБ)], (8)

V = Q_ОТ / [1000 (t_ГВ – t_ОБ)], (9)

где с –удельная теплоемкость воды,Дж/(кг °К);

t_ГВ,t_ОБ –соответственно, температура подаваемой (горячей) и обратной воды, °К.

По расходу воды и потерям давления на самом удаленном циркуляционном кольце вы-бирается марка и номер насоса и тип электродвигателя к нему. Мощность электродвигате-ля определяется зависимостью

N = V k ∆p_К / 102·3600 η_Н , (10)

где k –коэффициент запаса электродвигателя на пусковой момент, в долях единицы;

∆p_К –развиваемое давление, равное общим потерям в самом неблагоприятном цирку-

ляционном кольце, Па;

η_Н –коэффициент полезного действия насоса, в долях единицы.

Санитарные требования к отопительным системам направлены на поддержание в хо-лодное время определенной и равномерной температуры в помещениях, ограничения тем-пературы отопительных приборов и обеспечения бесшумности их работы.

Поиск по сайту: