Система парового отопления. Достоинства и недостатки, область применения. Классификация систем парового отопления. Замкнутые и разомкнутые системы. – 1 час.

Паровое отопление. Принцип работы. Достоинства и недостатки. Пар, как теплоноситель.

Принцип работы основан на передаче в помещение скрытой теплоты парообразования, выделяющейся при конденсации пара. Применяют сухой насыщенный пар (т. е находящийся в равновесии с водой).

(кДж/кг)

где i_n – удельная энтальпия сухого насыщенного пара, кДж/кг

i_ж – удельная энтальпия кипящей воды, полученной при нагревании 1 кг воды от нуля градусов, до температуры кипения.

r – удельная теплота парообразования, полученная в результате превращения 1кг воды в пар при температуре кипения.

Пар из котлов по паропроводам поступает в отопительный прибор, где конденсируется, отдавая скрытую теплоту парообразования через стенку приборов в окружающую среду. Далее конденсат отводится из приборов в котельную. При конденсации пара его температура не меняется, а объём пара уменьшается в среднем в 1000 раз.

Пар как теплоноситель:

Теплоноситель – жидкая или газообразная среда, перемещаемая в системе отопления.

Теплоноситель аккумулирует теплоту, а затем передаёт её в обогреваемое помещение.

Достоинства применения:

1) меньший расход металла на отопительные приборы по сравнению с водяной системой.

2) меньшее гидростатическое давление пара в вертикальных трубопроводах.

3) малая тепловая инерция, что позволяет обеспечивать быстрый прогрев и быстрое охлаждение.

4) возможность перемещения пара на большие расстояния.

Недостатки пара:

1) высокая температура пара, а значит и высокая температура поверхности О.П., что приводит к разложению и сухой возгонке пыли на поверхности прибора, сопровождающейся выделением вредных веществ. Окиси СО в частности.

2) невозможность качественной регулировки теплоотдачи приборов, т. к температура пара постоянна.

3) шум

4) ускоренная коррозия труб.

Классификация систем парового отопления. Особенности парового отопления.

1. В зависимости от давления пара:

- субатмосферные (абс. давление <0,10 мПа)

- вакуум-паровые (абс. давление <0,11 мПа)

- низкого давления (абс. давление 0,105 – 0,17 мПа)

- высокого давления (абс. давление 0,17 – 0,27 мПа)

2. По способу возврата конденсата в котёл:

- замкнутые (с непосредственным возвратом конденсата самотёком в котёл)

- разомкнутые (с возвратом конденсата в бак и последующая перекачка его насосом в котёл)

3. По связи с атмосферой:

- открытые (т. е конденсационный бак сообщается с атмосферой)

- закрытые (не сообщающийся бак с атмосферой)

4. По схемам расположения трубопроводов:

- однотрубные

- двухтрубные

- с верхней, нижней и средней разводкой.

5. С напорным и самотечным конденсатоотводом:

Напорный – целиком заполнен конденсатом, перемещаемым насосом.

6. С сухим и мокрым конденсатоотводом. В сухом движется воздух и конденсат- самотечный. Мокрый полностью заполнен конденсатом – напорный.

Принцип работы основан на передаче в помещение скрытой теплоты парообразования, выделяющейся при конденсации пара. Применяют сухой насыщенный пар (т. е находящийся в равновесии с водой).

Пар из котлов по паропроводам поступает в отопительный прибор, где конденсируется, отдавая скрытую теплоту парообразования через стенку приборов в окружающую среду. Далее конденсат отводится из приборов в котельную. При конденсации пара его температура не меняется, а объём пара уменьшается в среднем в 1000 раз.

Принципиальная схема парового отопления низкого давления показана на рисунке. Она состоит из трех основных элементов: парового котла, нагревательных приборов, сети трубопроводов.

Действие системы состоит в следующем. Вода, которой заполнен генератор тепла — котел до известного уровня, подогревается. После нагревания воды выше 100° С образуется пар, который начинает перемешаться по трубопроводам в нагревательный прибор. Охлаждаясь при соприкосновении со стенками нагревательного прибора, конденсируется. При этом в основном скрытая теплота парообразования через стенки прибора передается отапливаемому помещению. Образовавшийся конденсат возвращается из прибора самотеком по трубопроводам (конденсатопроводам) в котел для повторного превращения в пар.

Так как до куска системы нагревательный прибор и трубопроводы заполнены воздухом, пар может поступить в прибор только после предварительного вытеснения воздуха, как более тяжелой среды.

Воздух удаляется из системы, перемещаясь по пути следования пара до нагревательного прибора и далее по конденсатопроводу, перемещаясь параллельно с конденсатом. Таким образом, сечение конденсатопровода должно быть достаточным для перемещения конденсата и воздуха.

Конденсатопровод, в котором перемещаются конденсат и воздух, называют условно сухим. Сухой конденсатопровод, прокладываемый с уклоном i = 0,005 для самотечного перемещения конденсата, переходит в вертикальную трубу, занимая полное сечение которой, конденсат возвращается в котел. В точке а, соединяющей горизонтальную трубу с вертикальной, воздух через воздушную трубку удаляется в помещение котельной.

Таким образом, паровая система отопления отличается от водяной тем, что в паровой системе отсутствует расширительный сосуд; воздух удаляется из системы не через верхнюю точку ее, а внизу (в подвале, в помещении котельной), перед местом попадания коденсата в котел, через специально устраиваемую воздушную

Трубопроводы в паровой системе разделяются на паропроводы, идущие до нагревательного прибора, и конденсатопроводы — от наггревательного прибора до генератора тепла.

Контроль за подачей пара к нагревательному прибору можно осуществить установкой на конденсатопроводе за прибором тройника с пробкой (см. рисунок). Вывертывая пробку, можно установить регулировкой вентилем на пароподводящей трубе такой режим, при котором пар будет полностью конденсироваться в приборе. Пар, попавший в конденсатопровод, будет выходить в помещение котельной по воздушной трубе. За каждым нагревательным прибором целесообразнее устанавливать парозапиратель, который пропускает воздух и конденсат, но препятствует проходу пара.

Принцип работы парозапирателя состоит в следующем. Герметическая гофрированная коробка (сильфон) заполнена спиртом. При температура пара коробка растягивается, и прикрепленный к ней конусный золотник закрывает отверстие для прохода пара. При смывании воздухом или конденсатом, температура которого ниже температуры пара, коробка не растягивается и отверстие остается открытым.

Давление пара в генераторе тепла слагается из потерь давления на преодоление гидравлических сопротивлений в трубопроводе ZiRl+Z) и в нагревательном приборе, перед вентилем которого обеспечивается определенное расчетное давление.

Обычно давление пара в генераторе тепла назначают в зависимости от протяженности системы — расстояния от генератора тепла до наиболее удаленного вертикального стояка. По данным практики, при протяженности системы до 100 м давление принимают до 0,1 кг/см2, до 200 м — до 0,2 кг/см2, до 300 м — до 0,3 кг,/см2.

Величина расчетного давления пара в котле определяется разностью уровней воды в вертикальном участке конденсатопровода (мокрый конденсатопровод) и в генераторе тепла.

Столб воды высотой h должен уравновешивать давление пара в котле. Высота соответствует давлению пара в котле, выраженному в метрах водяного столба.

Данная схема повторяет, по существу, полностью рассмотренную принципиальную схему паровой системы отопления. Отличается эта схема тем, что здесь пар из генератора тепла (котла) поступает в главный стояк, затем по магистрали, вертикальным стоякам и верхним подводкам подается в нагревательные приборы. Конденсат, образующийся в нагревательных приборах, стекает по конденсатопроводам в котел.

Описываемая схема выгодно отличается от других рассматриваемых ниже тем, что пар поступает в нагревательные приборы но стоякам сверху вниз, при этом конденсат, образующийся в стояках- паропроводах, стекает по стенкам труб вниз в одном направлении с движением пара. Исключение составляет только главный стояк, в котором конденсат, образующийся при движении пара (за счет тепловых потерь трубопроводами), стекает навстречу пару. Попутное движение пара и конденсата являются целесообразным, поскольку при таком движении двух сред не нарушается режим движения пара и конденсата — отсутствуют толчки, гидравлические удары, характерные при противоточном направлении движения пара и конденсата в одной трубе.

Подающую магистраль прокладывают с уклоном в сторону движения пара, а конденсационную линию — с уклоном в сторону котла.

Паровая система отопления низкого давления с нижней разводкой и самотечным возвратом конденсата. Такая система отличается от системы с верхней разводкой положением магистрального паропровода и устройством отвода (осушки) конденсата из паропровода U-образной петлей.

На рисунке показан гидравлический затвор-водоотводчик. На нижней части петли устанавливают тройник с пробкой, необходимой для прочистки петли, а также спуска воды из нее при длительном прекращении работы системы во избежание замерзания воды в петле.

Высота U-образного гидравлического затвора определяется величиной Н:

Н=Н₁+ Н_зап,

Н₁ – высота столба воды, уравновешивающего давление пара в месте присоединения гидравлического затвора;

Н_зап, - запас, учитывающий давление пара в трубопроводе, уравновешивающим столбом жидкости высотой 0.2-0.25 м.

По сравнению с описанной ранее системой с верхней разводкой в системе с нижней разводкой пар поступает в нагревательные приборы по восходящим стоякам, при этом образующийся конденсат стекает навстречу движению пара. Вследствие этого скорость движения пара по стоякам должна быть меньше скорости перемещения его в стояках системы с верхней разводкой. При больших скоростях движения пара последний, поднимаясь вверх, способен подхватывать стекающий вниз конденсат, что сопровождается шумом.

Паровая система отопления низкого давления со средней разводкой и сухим конденсатопроводом. В зданиях высотой в 3—5 этажей устраивают паровые системы отопления низкого давления со средней разводкой пара (рис. V.5).

Паровую магистраль в такой системе прокладывают под потолком одного из этажей; часть системы, расположенная выше паровой магистрали, будет аналогична системе с нижней разводкой, а другая часть, расположенная ниже паровой магистрали, аналогична системе с верхней разводкой.

К преимуществам системы следует отнести рациональный (без специальных устройств) отвод конденсата из паропровода и рациональное размещение магистрального паропровода в отапливаемом помещении. Отдача тепла паропроводом в этом случае используется для отопления.

К воздушной линии, прокладываемой обычно горизонтально, присоединены все конденсационные стояки. Для выпуска воздуха устраивают трубу а.

Магистральный конденсатопровод, служащий в этой системе только для отвода конденсата, полностью заполнен водой в отличие от паровой системы с сухим конденсатопроводом, и поэтому его называют мокрым.

Паровая система отопления низкого давления с перекачкой конденсата в котел при помощи насоса. Паровые системы отопления низкого давления с самотечным возвратом конденсата можно устраивать в случае размещения парового котла ниже нагревательных приборов.

В системах большой протяженности в связи с увеличением расчетного давления пара в котле требуется соответственно еще больше углубить котельную.

Если заглубить котельную затруднительно (обычно при давлении выше 0,2 кг/см2), применяют паровую систему отопления низкого давления с перекачкой конденсата при помощи насоса. В этой системе нагревательные приборы можно устанавливать ниже котла.

В паровой системе отопления с перекачкой конденсата разводка паропроводов может быть любой — верхней, нижней, средней. Конденсат из системы отопления поступает в конденсационный бак, откуда с помощью центробежного питательного насоса перекачивается в котел (рис. V.7).

Питательный насос рекомендуется устанавливать ниже дна конденсационного бака для того, чтобы насос находился под заливом. Необходимость такой установки насоса объясняется тем, что высота всасывания насоса зависит от температуры перекачиваемой воды: с повышением, температуры поды эта высота резко снижается. Следует иметь также в виду, что при создаваемом во всасывающей трубе насоса вакууме, при котором понижается температура кипения воды, горячая вода быстрее холодной перейдет в парообразное состояние. Переход воды в парообразное состояние резко снизит (если не сведет к нулю) производительность насоса. Установка насоса под залив», т. е. под давлением столба воды, устраняет возможность описанного явления.

В паровой системе с перекачкой конденсата воздух удаляется по конденсационной магистрали и выходит в атмосферу через конденсационный бак. В закрытом баке для этой цели устраивается специальная воздушная труба. Во избежание выхода пара в атмосферу через конденсационную магистраль в конце этого трубопровода, v бака, устанавливают конденсационный горшок.

Оборудование систем парового отопления: конденсатоотводчики, конденсатные баки, предохранительные устройства.

1) конденсатоотводчики - это устройства предотвращающие проникновение пара в конденсатопровод:

а) гидравлические затворы

В них во время работы системы поддерживается разность высот столбов h уравновешивающая давление пара в точке присоединения петли к паровой магистрали. Благодаря разности пар не может проникнуть в конденсатопровод. Внизу петли тройник для выпуска воды и прочистки.

б) конденсатоотводчики с опрокинутым поплавком:

принцип действия – поплавок выплывает под действием снизу пара и конденсата. При этом шаровой клапан, соединенный с поплавком рычагом, закрывает выходное отверстие. Поплавок, заполненный конденсатом, опускается и выходное отверстие открывается.

в) термостатический конденсатоотводчик:

1- корпус, 2 – сильфон (термостат), 3 – крышка, 4 – седло, 5 - золотник

устанавливается после отопительных приборов для задержания не сконденсировавшегося пара.

Сильфон частично заполнен жидкостью, кипящей при 90-95. При поступлении вместе с конденсатом пара жидкость в сильфоне вскипает. Сильфон в результате повышения внутреннего давления удлиняется и золотник закрывает выходное отверстие в седле. После заполнения корпуса конденсатом и понижения его температуры на 8-20, пары жидкости в сильфоне конденсируются, сильфон укорачивается и выходное отверстие открывается.

г) термодинамический:

1 – корпус, 3 – крышка, 4 – седло, 6 - диск

Устанавливаются как поплавковые на магистралях при р>0,1МПа. При поступлении конденсата снизу диск приподымается над седлом и конденсат протекает по кольцевому пазу в седле к выходному отверстию.

2)конденсатный бак

Для сбора конденсата системы. Конденсатом должно заполняться <80% объема бака.

3)предохранительный клапан – предотвращают повышение давления в системе сверх расчетного.

Бывают: - пружинистые; -рычажные

Лекция 11

Характеристика воздушного отопления. Сравнительные преимущества и недостатки. Классификация систем воздушного отопления. Количество и температура воздуха для отопления. Местное воздушное отопление. Отопительные и отопительно-вентиляционные агрегаты. – 1 час.

Воздушное отопление имеет много общего с другими видами централизованного отопления. И воздушное и водяное отопление основаны на принципе передачи тепла отапливаемым помещениям путем охлаждения теплоносителя. В центральной системе воздушного отопления, как и в системах водяного и парового отопления, имеется генератор тепла — центральная установка для нагревания воздуха и теплопроводы — каналы для перемещения теплоносителя — воздуха.

Отличием является то, что в системе воздушного отопления отсутствуют отопительные приборы: горячий воздух передает аккумулированное им тепло непосредственно отапливаемому помещению, смешиваясь с внутренним воздухом и двигаясь вдоль поверхности ограждений. Радиус действия воздушного отопления может быть сужен до одного помещения, отапливаемого одним или несколькими водяными или паровыми воздухонагревателями. В этом случае воздушное отопление становится местным и превращается, по существу, в водяное или паровое отопление (правда, мощность воздухонагревателя значительно больше мощности одного обычного отопительного прибора и в помещении может быть создана интенсивная циркуляция воздуха).

Для воздушного отопления характерно также повышение санитарно-гигиенических показателей воздушной среды помещения. Могут быть обеспечены подвижность воздуха, благоприятная для нормального самочувствия людей, равномерность температуры помещения, а также смена, очистка и увлажнение воздуха. Кроме того, при устройстве системы воздушного отопления достигается экономия металла.

Возможность совмещения воздушного отопления с приточной вентиляцией в холодный период, с охлаждением помещений в летний период сближает воздушное отопление с вентиляцией и кондиционированием воздуха и определяет область его применения в промышленных, гражданских и сельскохозяйственных зданиях.

Свойство горячего воздуха — быстро нагревать помещение — используется при осуществлении периодического или дежурного отопления.

Воздушное отопление — один из наиболее древних способов отопления помещений. Известно применение нагретого воздуха для отопления зданий еще до нашей эры. Система воздушного отопления «хюпокаустум» («снизу согретый») подробно описана Витрувием (конец I в. до н. э.). Наружный воздух нагревался в подпольных каналах, предварительно прогретых дымовыми газами, и поступал в отапливаемые помещения. По такому же принципу отапливались помещения замков в Германии в средние века, причем воздух нагревался в огнекаменных печах. В «русской системе» воздушного отопления, распространенной в середине XVII в., исключалась возможность попадания продуктов сгорания в помещения: воздух прогревался, соприкасаясь с внешней поверхностью Специальной огневоздушной печи. Примером такого огневоздушного отопления являлась система отопления Грановитой палаты в Московском Кремле (конец XV в.), где воздух нагревался в центральной печи в подвале.

Техника огневоздушного отопления совершенствовалась в XVIII— XIX вв. В конце XVIII в. архитектор Н. А. Львов опубликовал правила конструирования и расчета системы огневоздушного отопления. Эта система с нагреванием наружного воздуха в огневоздушном калорифере и распределением его по каналам в помещения была распространена во многих странах Европы.

В начале XIX в. немецкий профессор Мейснер описал физические закономерности воздушного отопления, русский инженер Н. А. Аммосов применил «пневматическую печь» — огневой калорифер с металлическими трубами для централизованного нагревания воздуха, заменявший до 30 комнатных печей. «Аммосовское отопление» использовалось в капитальных гражданских зданиях на протяжении многих десятилетий.

Недостаток воздушного отопления с огневыми калориферами — возможность попадания продуктов сгорания топлива в воздух — теплоноситель и с ним в отапливаемые помещения (известен даже случай повреждения картин и росписи стен в петербургском Эрмитаже) — привел к замене огневых калориферов водяными и паровыми. Современный металлический калорифер используется в системах отопления и вентиляции промышленных, гражданских и сельскохозяйственных зданий.

Вместе с тем воздушное отопление не лишено существенных недостатков. Как известно, площадь поперечного сечения и поверхности воздуховодов из-за малой теплоаккумулирующей способности воздуха во много раз превышают сечение и поверхность водоводов. В сети значительной протяженности воздух заметно охлаждается, несмотря на то, что воздуховоды покрывают тепловой изоляцией. По этим причинам применение центральной системы воздушного отопления в сравнении с другими системами по приведенным затратам может оказаться экономически нецелесообразным. В разветвленной сети многоэтажного здания возможно также нарушение в процессе эксплуатации распределения воздуха по помещениям, что и показал опыт применения воздушного отопления в жилых зданиях в 60-х годах. Местное воздушное отопление не имеет перечисленных недостатков, однако не лишено отрицательных черт, обусловленных размещением отопительного оборудования непосредственно в помещении.

Необходимость устранения отопительных приборов из помещения может препятствовать использованию местного воздушного отопления. Если к тому же требуется обеспечить ряд помещений приточной вентиляцией, то только при центральной системе воздушного отопления совместно выполняются оба эти условия.

Классификация систем воздушного отопления.

Гравитационные и вентиляторные системы воздушного отопления, как уже указывалось, могут быть местными и центральными

Принципиальные схемы местной системы воздушного отопления. Чисто отопительная система с полной рециркуляцией теплоносителя — воздуха может быть бесканальной и канальной. При бесканальной системе воздух нагревается в калорифере и перемещается вентилятором. Наличие канала 2 для горячего воздуха вызывает естественную циркуляцию воздуха через помещение и калорифер. В теплообменнике-калорифере первичный теплоноситель, охлаждаясь, нагревает воздух, т. е. перегревает вторичный теплоноситель по отношению к внутреннему воздуху помещения для выполнения отопительной функции. Эти две схемы применяются для местного воздушного отопления помещений, не нуждающихся в вентиляции.

Для местного воздушного отопления помещения одновременно с его вентиляцией используются две другие схемы

По схеме с частичной циркуляцией часть воздуха забирается снаружи; другая часть воздуха подмешивается к наружному (осуществляется частичная рециркуляция воздуха). Смешанный воздух догревается в калорифере и подается вентилятором в помещение. Помещение отапливается всем поступающим в него воздухом, а вентилируется только той частью воздуха, которая забирается снаружи. Эта часть воздуха удаляется из помещения в атмосферу по каналу.

Схема прямоточная: наружный воздух в количестве, необходимом для вентиляции помещения, нагревается для отопления и, после охлаждения в помещении, удаляется в таком же количестве в атмосферу.

Центральная система воздушного отопления — канальная. Воздух нагревается до необходимой температуры в тепловом центре здания, где к теплообменнику-калориферу подводится первичный теплоноситель.

В схеме нагретый воздух по специальным каналам распределяется по помещениям, а охладившийся воздух по другим каналам возвращается для повторного нагревания в калорифере. Совершается полная рециркуляция воздуха без вентиляции помещений. Расход тепла в калорифере соответствует теплопотерям помещений, т. е. схема является чисто отопительной.

Установка для создания воздушно-тепловой завесы, часто применяющейся в наружном входе в общественные и промышленные здания, может служить примером местной и центральной рециркуляционной системы воздушного отопления.

Рециркуляционная система воздушного отопления отличается меньшими первоначальными вложениями и эксплуатационными затратами, но может применяться в тех помещениях, в которых вопросы гигиены не имеют существенного значения. Район действия центральной гравитационной системы воздушного отопления ограничен приблизительно 10—15 м, считая по горизонтальному пути от теплового центра до наиболее удаленного вертикального канала. Объясняется это небольшой величиной действующего естественного циркуляционного давления, составляющего даже при значительной разности температуры горячего и наружного воздуха [например, 70 °С — (—30°С) = 100°] всего лишь около 4 Па (0,4 кгс/м2) на каждый метр высоты канала.

Система воздушного отопления с частичной рециркуляцией устраивается с механическим побуждением движения воздуха и является наиболее гибкой. Она может действовать в различных режимах: в помещениях, помимо частичной, может осуществляться полная смена, а также полная рециркуляция воздуха. При этих трех режимах система работает как отопительно-вентиляционная, чисто вентиляционная и чисто отопительная. Все зависит от того, забирается ли и в каком количестве воздух снаружи и до какой температуры нагревается воздух в калорифере.

Прямоточная система воздушного отопления отличается самыми высокими эксплуатационными затратами, поэтому применяется в тех помещениях, в которых требуется вентиляция в объеме, не меньшем, чем объем воздуха, необходимый для создания должного отопительного эффекта (например, в помещениях, где выделяются вещества, вредные для здоровья людей, взрывоопасные, пожароопасные, обладающие неприятным запахом). Перемещение воздуха с помощью вентилятора оказывается необходимым при значительном радиусе действия системы, для отопления помещений, расположенных ниже теплового центра, и при очистке воздуха в фильтрах (также и в рециркуляционной системе воздушного отопления).

Количество и температура воздуха для отопления.

Воздух для отопления помещения нагревается до такой температуры, чтобы в результате его смешения с внутренним воздухом и теплообмена с поверхностью ограждений поддерживалась заданная температура помещения

Температура горячего воздуха должна быть, возможно, более высокой для уменьшения, как это видно из уравнения, количества подаваемого воздуха, в связи с чем соответственно сокращаются размеры каналов, а также снижается расход электроэнергии в вентиляторной системе.

Однако правилами гигиены устанавливается определенный предел температуры — воздух не следует нагревать выше 70° С с тем, чтобы он не терял своих свойств как среда, вдыхаемая людьми. Эта температура и принимается обычно для системы воздушного отопления помещений с постоянным или длительным (более 2 ч) пребыванием людей, если горячий воздух свободно выпускается в верхнюю зону (выше 0,4 hп от пола, где hп—высота помещения, м)

В низком помещении струя горячего воздуха настилается на потолок. Температура потолка в зоне распространения струи, особенно на первом метре от решетки, повышается, а температура струи понижается. В результате в помещении усиливается лучистый теплообмен. Предел повышения температуры подаваемого воздуха в этом случае устанавливается на основании расчета лучисто-конвективного теплообмена с проверкой условий теплового комфорта в помещении, подобно тому, как это делается при панельно-лучистом отоплении

При свободной подаче горячего воздуха в зону помещения на высоте до 0,4 hп от пола его температура на расстоянии более 2 м от рабочих мест не должна превышать 40—45° С. Исключение составляют воздушно-тепловые завесы у наружных дверей и ворот, когда при кратковременном воздействии на проходящего человека допускается более высокая температура подаваемого воздуха.

Если человек подвергается длительному непосредственному влиянию струи нагретого воздуха, температуру этого воздуха рекомендуется понижать до 25° С.

По формуле определяется массовое количество воздуха, подаваемого в помещение только с целью его отопления, и система предусматривается рециркуляционной. Когда же воздушная система отопления является одновременно и системой вентиляции, количество вводимого воздуха устанавливается при соблюдении следующих условий.

Если массовое количество воздуха для отопления оказывается равным или превышает количество воздуха для вентиляции, то сохраняются количество и температура отопительного воздуха, а система выбирается прямоточной или с частичной рециркуляцией.

Если же массовое количество вентиляционного воздуха превышает количество воздуха, которое определено для целей отопления, то принимается количество воздуха для вентиляции, система предусматривается прямоточной, а температура подаваемого воздуха вычисляется по формуле

Количество воздуха для отопления помещения или его температура уменьшаются, если в помещении имеются постоянные тепловыделения.

При центральной отопительно-вентиляционной системе температура горячего воздуха, определяемая по формуле, оказывается для каждого помещения различной. Технически осуществима подача в отдельные помещения воздуха с различной температурой, но это усложняет устройство и эксплуатацию системы и может оказаться экономически невыгодным.

Проще, а иногда и целесообразнее подавать воздух во все помещения с одинаковой температурой. Для этого температура воздуха принимается равной низшей из расчетных для отдельных помещений, а массовое количество подаваемого воздуха пересчитывается по формуле. Некоторое увеличение воздухообмена полезно с точки зрения гигиены.

Местное воздушное отопление.

Местное воздушное отопление предусматривается в промышленных, гражданских и сельскохозяйственных зданиях в следующих случаях:

а) в рабочее время при отсутствии центральной системы приточной вентиляции, причем система отопления может быть чисто отопительной и совмещенной с местной приточной вентиляцией;

б) в нерабочее время при отсутствии и невозможности или экономической нецелесообразности использования для отопления имеющейся системы приточной вентиляции.

Для местного воздушного отопления применяют:

1) рециркуляционные отопительные агрегаты с механическим побуждением движения воздуха, образующие бесканальную систему воздушного отопления

2) отопительно-вентиляционные агрегаты с частичной рециркуляцией воздуха и прямоточные, также с механическим побуждением движения воздуха

3) рециркуляционные воздухонагреватели с естественным движением воздуха, образующие канальную систему воздушного отопления

Отопительные и отопительно-вентиляционные агрегаты предназначены только для отопления или для отопления, совмещенного с вентиляцией, цехов промышленных зданий, крупных помещений общественных и сельскохозяйственных зданий, квартир жилых зданий.

Рециркуляционные воздухонагреватели служат для отопления отдельных помещений зданий и лестничных клеток многоэтажных зданий.

Рециркуляция воздуха допускается в том случае, если температура поверхности нагревательных элементов соответствует требованиям гигиены, пожаро - и взрывобезопасности помещений.

Отопительным агрегатом называется комплект стандартных элементов, собираемых воедино в заводских условиях, имеющий определенную воздушную, тепловую и электрическую мощность. Агрегаты изготовляют для установки непосредственно в отапливаемых помещениях и используют для рециркуляционного нагревания и подачи горячего воздуха без всяких воздуховодов. Отопительные агрегаты представляют собой компактное, мощное и сравнительно недорогое оборудование. К их недостаткам относится шум, возникающий при действии вентилятора, что ограничивает область применения агрегатов в рабочее время.

Отопительные агрегаты подразделяются на подвесные и напольные. В зависимости от модели один подвесной отопительный агрегат при электрической мощности двигателя 4 до 2,8 кВт может нагревать до 20-103 м3/ч воздуха, передавая в помещение до 1,25-106 кДж/ч тепла.

В напольных отопительных агрегатах используют не только осевые, но и центробежные вентиляторы, и их мощность может превышать мощность подвесных агрегатов. Воздух нагревается не только паром и водой, но и при сжигании газообразного топлива.

Для отопления помещения редко удается выбрать один агрегат, в точности отвечающий потребностям, и в большинстве случаев приходится устанавливать в одном помещении несколько отопительных агрегатов.

Экономически выгоднее применять укрупненные отопительные агрегаты. Исследованиями установлено, что при использовании крупных отопительных агрегатов температура воздуха в помещении остается довольно равномерной— отличается от расчетной не более чем на 2—3°, что допустимо во многих промышленных зданиях. Нагретый воздух выпускается из агрегатов сосредоточенными струями со значительной скоростью 6—12 м/с. Такой способ отопления носит название воздушного отопления с сосредоточенной подачей воздуха.

При истечении воздуха через регулирующую решетку агрегата образуется так называемая компактная струя. Воздушная струя превращается в неполную веерную в том случае, когда регулирующая решетка дополняется рассеивающей.

Сосредоточенная подача нагретого воздуха выполняется горизонтальной на уровне (0,35—0,65) hп от пола (hп — высота помещения). Скорость выпуска воздуха из регулирующей решетки агрегата связывается с допустимой подвижностью воздуха в рабочей зоне помещения.

При исследованиях получено, что с увеличением кратности воздухообмена от 1 до 3 температура воздуха по высоте помещения становится равномернее, дальнейшее же увеличение кратности воздухообмена практически не влияет на температуру воздуха в верхней зоне. Установлено также, что при соблюдении описанных выше условий в отношении скорости, высоты выпуска и кратности воздухообмена сосредоточенная подача нагретого воздуха вызывает изменение его температуры всего на 0,1—0,15° на 1 м высоты, а температура воздуха в верхней зоне высоких цехов отличается от температуры в рабочей зоне не более чем на 3°.

Наивыгодная кратность воздухообмена в помещении по наименьшему расходу электроэнергии в отопительных агрегатах находится при компактной воздушной струе по формуле

Если кратность воздухообмена выбрана по формуле, то температура горячего воздуха, подаваемого отопительными агрегатами, вычисляется по преобразованной формуле

Отопительно-вентиляционный агрегат по конструкции подобен отопительному агрегату, за исключением воздухозаборной части. Отопительно-вентиляционные агрегаты в промышленных, общественных, вспомогательных и сельскохозяйственных зданиях применяют для сосредоточенной подачи нагретого воздуха. Число этих агрегатов выбирается так же, как и число отопительных агрегатов. Воздухообмен в помещении определяют по формуле и сопоставляют с объемом вентиляционного воздуха, так как он должен удовлетворять требованиям вентиляции помещения. Окончательную температуру подаваемого воздуха вычисляют по формуле.

Отопительно-вентиляционный агрегат в жилых зданиях используется для воздушного отопления отдельных квартир, в частности строящихся из объемных элементов (блок-квартир). Кроме агрегата, размещаемого в подшивке под потолком коридора квартиры, прокладывают еще воздуховод наружного воздуха с воздухозаборной решеткой, рециркуляционный воздуховод и приточные воздуховоды с регулирующей решеткой в каждой жилой комнате. Квартирное воздушное отопление относится к канальным вентиляторным системам местного воздушного отопления.

Принципиальная схема квартирного воздушного отопления и вентиляции представляется так: нагретый воздух подается в жилые комнаты, охладившийся воздух удаляется наружу из вспомогательных помещений квартиры — кухни, ванной и уборной.

Отопительно-вентиляционный агрегат квартирного воздушного отопления состоит из водовоздушного теплообменника-калорифера, электровентилятора, фильтра, воздушных клапанов наружного, рециркуляционного и обводного для регулирования температуры подаваемого воздуха. Вентилятор приводится в действие однофазным электродвигателем мощностью 18 Вт, рассчитан на перемещение 85—170 м3/ч воздуха и создание давления 118 Па (12 кгс/м2).

В жилые комнаты может подаваться только наружный воздух, воздух при частичной и полной рециркуляции (например, при отсутствии людей). Агрегат можно также использовать для летнего охлаждения воздуха в одной из комнат квартиры при наличии хладоносителя.

Преимуществами квартирного воздушного отопления являются: независимое отопление отдельных квартир, малая тепловая инерция, простое регулирование, снижение расхода тепла (до 20%) за счет бытовых тепловыделений. К его недостаткам относятся шум, возникающий при действии электровентилятора, особенно ощутимый ночью, и отсутствие увлажнения воздуха.

Фанкойлы.

Сегодня система фанкойлов (фэнкойлов) по праву считается современным оборудованием, предназначенным для нагрева и охлаждения воздуха в помещениях различной площади и назначения. Внешний вид фэнкойла и стандартного блока кондиционера практически одинаковый, различие заключается в типе теплоносителя. Стандартный фанкойл состоит из корпуса, в котором находятся вентилятор, теплообменник, фильтр и пульта управления.

Принцип работы фанкойла основан на заборе воздуха из помещения или приточной установки с помощью вентилятора, с последующим его охлаждением или нагревом при помощи теплообменника. В отличие от традиционного кондиционера, работающего на фреоне, основой работы фэнкойла служит вода или антифриз. Фанкойл относится к экологически чистому оборудованию за счет использования в качестве хладагента безвредных жидкостей. Если брать во внимание и без того неблагоприятное состояние окружающей среды, то, в настоящее время, наиболее разумным решением будет установка фанкойлов вместо привычных кондиционеров. Одно из главных преимуществ фанкойла, это возможность поступления воздуха в агрегат из приточной установки, либо центрального кондиционера. Что же касается расстояния, на котором устанавливается внутренний блок, то здесь у фанкойла отсутствуют какие-либо ограничения.

Монтаж фанкойлов состоит из нескольких этапов и требует профессионального подхода к процессу. Если работы по монтажу фанкойлов проведены в определенной последовательности опытными специалистами, с применением необходимого оборудования, это, в дальнейшем, обеспечит защиту от возможных протечек.

Техническое обслуживание фанкойлов включает в себя:

- внешний осмотр оборудования;

- проверку состояния водяных и воздушных фильтров (при необходимости их чистку или замену);

- проверку электрического соединения и электропитания;

- очистку теплообменника (при необходимости);

-проверку электродвигателя и электронагревателя вентилятора, (при необходимости ремонт или замену неисправных деталей).

Поскольку фэнкойлы работают и на нагрев, и на охлаждение, обвязка фанкойла может быть выполнена в двух вариантах:

- 2-х трубная обвязка фанкойла – в случае, когда в качестве тепло- и хладоносителя используется вода, и допустимо их смешивание;

- 4-х трубная обвязка фанкойла – когда недопустимо смешивание теплоносителя (воды) с хладоносителем (этиленгликолем).

Узел обвязки фэнкойлов предназначен для автоматического регулирования тепло- и хладоносителя и, по желанию клиента, выполняется в вертикальном или горизонтальном исполнении, где горизонтальное – имеет два варианта подключения (левое и правое).

Фэнкойлы различаются по конфигурации, мощности, конструкции и назначению, и подбираются исходя из типа и особенностей помещения. Канальные фанкойлы представляют собой скрытый тип кондиционера и монтируются над подвесным потолком коммерческого или жилого помещения. Как правило, канальные фанкойлы устанавливают в офисах, ресторанах и квартирах, где имеется подвесной потолок.

Кассетный фанкойл предназначен для работы в помещениях большой площади, где имеется подвесной потолок, и обеспечивает раздачу воздуха в четыре стороны. Распределение потоков воздуха достигается благодаря подвижным воздухораспределительным жалюзи. Фанкойл кассетный рекомендуется для работы в жилых квартирах, офисных помещениях, административных зданиях, ресторанах и гостиницах.

Потолочный фанкойл обеспечивает горизонтальную подачу воздуха в помещении. За счет режима автоматического волнообразного воздухораспределения подача воздуха в горизонтальном и нисходящем направлении, фанкойл потолочный обеспечивает хорошую циркуляцию воздуха, и равномерность его распределения. Элегантный и современный дизайн, а также многоступенчатая очистка воздуха, легкость в управлении и простое обслуживание фанкойлов, позволяет устанавливать их в помещениях любого типа.

Настенные фанкойлы обеспечивают вертикальную подачу воздуха. Автоматическое управление с помощью беспроводного пульта дает возможность регулировать направление воздушных потоков и режимы фанкойла (авторестарт, самодиагностика, режим сна и пр.). Настенные фанкойлы гармонично сочетаются с любым интерьером и, поэтому подходят для: коммерческих и административных помещений, медицинских и учебных учреждений, жилых домов и квартир.

В последнее время большую популярность приобрели фэнкойлы для бассейна. Это связано с необходимостью устранения конденсации паров влаги, вызывающих коррозию материалов и обеспечения санитарно-гигиенических норм в помещениях плавательных бассейнов. Фэнкойлы для бассейна поддерживают оптимальное давление окружающего воздуха и способствуют удалению паров хлорсодержащих газов и влаги. Таким образом, создаются максимально комфортные условия для нахождения людей, а у помещения, в котором располагается бассейн, увеличивается срок эксплуатации.

Для бесперебойной и качественной работы агрегата, перед его установкой требуется произвести правильный расчет фанкойла, который осуществляется исходя из особенностей каждого помещения и поставленных задач. Сперва определяются теплопритоки помещения, а затем подбирается фанкойл нужной холодопроизводительности.

Чтобы грамотно организовать вентиляцию в помещении, рекомендуется установить чиллер и фанкойлы, объединенные в единую систему по регулированию микроклимата. Система чиллер - фэнкойл относится к оборудованию для кондиционирования воздуха, а также вентиляции и отопления помещения, где чиллер выполняет функцию центральной холодильной машины, а функцию локального теплообменника – фанкойл. Теплоносителем в такой системе является охлажденная жидкость (вода или водный раствор этиленгликоля). Помимо этого, монтаж фанкойлов позволит избежать лишних энергозатрат, поскольку вода обладает большей теплоемкостью и, следовательно, при транспортировке хладагента теплопотери будут сведены к минимуму. Стандартная система чиллер - фанкойл состоит из: чиллера, фанкойлов, гидромодуля и системы управления. При кондиционировании объектов, где имеется большое количество помещений, система чиллер-фанкойл особенно актуальна. Это обусловлено тем, что к одному чиллеру можно подсоединить несколько фанкойлов и, задав общий тепловой режим для всей системы, управлять с пульта режимом работы каждого фанкойла, обеспечивая тем самым необходимую температуру для каждого помещения.

Рециркуляционные воздухонагреватели.

Рециркуляционный воздухонагреватель с естественным движением воздуха — это отопительный прибор типа высокого конвектора, обогреваемый теплоносителем водой. По способу отопления помещения, связанному с интенсивной циркуляцией воздуха при сосредоточенном его нагревании, рециркуляционный воздухонагреватель считается прибором местного водовоздушного отопления.

Рециркуляционные воздухонагреватели по тепловой мощности занимают промежуточное место между обычными отопительными приборами водяного и парового отопления и отопительными агрегатами воздушного отопления. Их мощность составляет от 5 до 20—25 кВт. Применяют их в жилых, общественных, вспомогательных и небольших промышленных зданиях для отопления лестничных клеток многоэтажных зданий, сравнительно низких помещений, сообщающихся с наружным воздухом, а также для дежурного отопления помещений.

В лестничной клетке, отапливаемой рециркуляционным воздухонагревателем, помещаемым вблизи наружной входной двери, обеспечивается более ровная температура воздуха, чем при водяном отоплении несколькими отопительными приборами. Этому способствует усиленное прогревание наружного воздуха, проникающего через дверь, сопротивление лестничных конструкций быстрому подъему нагретого воздуха наверх, а также перемешивание воздуха при движении лифта.

В общественных и вспомогательных помещениях (вестибюлях, холлах, торговых залах, складах и т.п.), имеющих значительную площадь при ограниченной высоте и сообщающихся с наружным воздухом, рециркуляционные воздухонагреватели устанавливают при входах. Они поддерживают равномерную температуру, вовлекая в циркуляцию и нагревая как внутренний, так и холодный наружный воздух, поступающий в помещения. Рециркуляционные воздухонагреватели применяют также для дежурного отопления периодически используемых помещений, окруженных по периметру постоянно отапливаемой частью здания, и охлаждающихся в основном через кровлю. К таким помещениям относятся зрительные залы театров, концертные и другие залы и цехи.

Конструкция рециркуляционного воздухонагревателя. Как каждый конвектор, этот прибор состоит из двух элементов — нагревателя и канала. Нагреватель выполняется из стандартных отопительных приборов — ребристых груб, радиаторов или калориферов. Ребристые трубы и радиаторы используются для нагревателей меньшей мощности (до 8 кВт), калориферы — для получения более мощных нагревателей. При равной площади, занимаемой в помещении, тепловая мощность рециркуляционных нагревателей с калориферами получается в 6 раз больше их тепловой мощности с нагревателями из ребристых труб и радиаторов, что объясняется значительной теплоплотностью калориферов. Калориферу выбирают пластинчатого типа для уменьшения аэродинамического сопротивления и многоходовые для увеличения скорости движения теплоносителя.

Канал высотой 1,5—3 м, заменяющий кожух обычного конвектора, делается встроенным во внутреннюю стену или приставным из строительных материалов — неметаллических и металлических. Ширина канала равняется длине нагревателя, а его глубина определяется в зависимости от количества циркулирующего воздуха или ширины нагревателя

Достоинствами рециркуляционных воздухонагревателей являются:

1) создание сильного восходящего потока нагретого воздуха, вызывающего интенсивную циркуляцию воздуха с выравниванием температуры по площади и высоте помещения;

2) надежность действия и простота эксплуатации без специального наблюдения;

3) снижение стоимости отопительной установки (например, для лестничной клетки в 1,5 раза по сравнению с радиаторным отоплением) и уменьшение расхода металла (для лестничной клетки — почти в 2 раза);

4) количественное саморегулирование, характерное для гравитационной системы водяного отопления. При обычном регулировании температуры греющей воды изменяются температура и, как следствие, количество нагреваемого рециркуляционного воздуха, причем по мере понижения наружной температуры усиливается теплопередача и возрастает кратность циркуляции воздуха в помещении. Это способствует интенсификации отопления помещения при низкой температуре наружного воздуха.

Наряду с этими достоинствами при отоплении рециркуляционными воздухонагревателями возможны, если не проведены необходимые расчеты, перегревание верхней зоны и возрастание теплопотери через покрытие помещений.

В качестве теплоносителя для рециркуляционных воздухонагревателей используется высокотемпературная вода. Увеличение разности температуры греющей воды и нагреваемого воздуха дает возможность сократить площадь поверхности нагревателя.

Нагреватель присоединяется к теплопроводам системы отопления по двум различным схемам. Первая из схем представляет собой последовательное соединение воздухонагревателя с основной системой отопления. Все количество высокотемпературной воды, необходимой для основной системы отопления, предварительно пропускается через воздухонагреватель, и ее температура понижается. Включение воздухонагревателя перед основной системой отопления позволяет максимально увеличить температурный напор и скорость движения воды. Схема используется для присоединения постоянно действующего нерегулируемого воздухонагревателя.

Регулирование и полное выключение воздухонагревателя при этом не отражаются на действии основной системы отопления, но площадь поверхности нагревателя возрастает из-за уменьшения температурного напора и скорости движения воды. Расход воды в нагревателе определяется по формуле

Расчет рециркуляционного воздухонагревателя заключается в выборе размеров канала и площади поверхности нагревателя, достаточных для передачи необходимого количества тепла и создания усиленной циркуляции воздуха в помещении (не менее однократной).

Зная тепловую нагрузку, расход и температуру греющей воды и задаваясь размерами канала, можно найти температуру и скорость движения горячего воздуха в канале.

Расчетная площадь теплоотдающей поверхности воздухонагревателя определяется по формуле. После выбора нагревателя проводится аэродинамический расчет для уточнения расхода рециркуляционного воздуха.

Лекция 12

Система панельно-лучистого отопления. Характеристика, область применения. Температурная обстановка в помещении при панельно-лучистом отоплении. Теплообмен в помещении. Конструкции отопительных панелей и схемы систем. Описание отопительных панелей: совмещенных и приставных; потолочных, стеновых и напольных. – 1час.

Особенности панельно-лучистого отопления.

Панельно-лучистым называется отопление помещения панелями, при котором средняя температура всех поверхностей, обращенных в помещение, превышает температуру воздуха. Как видно из определения, отопление относится к панельно-лучистому по совокупности двух признаков. Первый признак — необходимый, но не достаточный — система отопления должна быть панельной, т. е. с отопительными приборами, имеющими сплошную гладкую нагревательную поверхность. Второй признак — панельное отопление должно создавать в помещении температурную обстановку, характерную для лучистого способа обогрева

Системы панельно-лучистого отопления могут быть центральными и местными.

К местному относится отопление высокотемпературными приборами (панелями и плафонами с отражательными экранами): для нагревания приборов используются электрическая энергия и горячие газы (температура поверхности до 800—850° С).

Для центрального панельно-лучистого отопления с теплоносителями водой, паром и воздухом, рассматриваемого в данной главе, характерно использование инфракрасного излучения при сравнительно низкой температуре поверхности панелей (обычно ниже 100°С).

При панельно-лучистом отоплении помещение обогревается главным образом за счет лучистого теплообмена между греющей панелью и поверхностью ограждений. Излучение от панели, попадая на поверхность ограждений и предметов, частично поглощается, частично отражается. При этом возникает так называемое вторичное излучение, в конце концов, тоже поглощаемое предметами и ограждениями помещения. Интенсивность облучения отопительной панелью различных ограждений помещения характеризуется, полученными при замерах освещенности облучаемых поверхностей световой моделью панели.

Благодаря лучистому теплообмену повышается температура внутренней поверхности всех ограждений по сравнению с температурой при конвективном отоплении, а температура поверхности внутренних ограждений в большинстве случаев превышает температуру воздуха помещения.

Отопительная панель является составной частью ограждающих конструкций и может быть размещена в потолке, полу, «внутренних или наружных стенах помещения. Поэтому система панельного отопления соответственно называется потолочной, напольной или Стековой. Местоположение панели выбирается на основании технологических, гигиенических и технико-экономических соображений.

Передача тепла только излучением возможна лишь в безвоздушном пространстве. В помещении лучистый теплообмен всегда сопровождается конвективным. Теплоизлучения распределяются по поверхности ограждений неравномерно: пропорционально косинусу угла направления излучения к нормали излучающей поверхности. При этом вследствие различия температуры поверхностей возникает движение воздуха в помещении, которое усиливается благодаря развитию нисходящих потоков воздуха у охлаждающихся поверхностей. В результате отопительная панель часть тепла передает конвекцией воздуху, перемещающемуся у поверхности.

Размещение отопительной панели в потолке затрудняет конвективный теплоперенос, и в теплопередаче панели теплообмен излучением составляет 70—75%. Греющая панель в полу активизирует теплоперенос конвекцией, и на долю теплообмена излучением приходится всего 30—40%. Вертикальная панель в стене в зависимости от высоты передает излучением 30—60% всего тепла, причем доля теплообмена излучением возрастает с увеличением высоты панели.

Лишь потолочное панельное отопление, во всех случаях передающее в помещение излучением более 50% тепла, могло быть названо лучистым. При напольном отоплении, а также почти всегда при стеновом в общей теплопередаче панелей преобладает конвективный теплоперенос. Однако способ отопления — лучистое оно или конвективное — характеризуется не доминирующим способом подачи тепла, а температурной обстановкой в помещении

Действительно, при низкотемпературных (25—35°С), а, следовательно, развитых по площади потолочных и напольных панелях увеличивается температура поверхности ограждений помещения, и способ обогревания всегда относится к лучистому. При стеновых же панелях в зависимости от их размеров и температуры поверхности способ отопления помещения может быть отнесен и к лучистому и к конвективному (если средняя поверхностная температура окажется ниже температуры воздуха). По общности конструктивной схемы и способа обогрева помещений потолочному, напольному и стеновому панельному отоплению дается общее наименование — панельно-лучистое.

Греющая панель отличается от обычных отопительных приборов тем, что в большинстве случаев она выполняется в виде бетонной плиты с замоноличенными в ней трубами.

Панельное отопление рекомендуется предусматривать в полносборных жилых, общественных и промышленных зданиях со стенами из панелей и при использовании объемных элементов. При наличии отопительных панелей, скрытых в строительных конструкциях особенно отмечается выполнение санитарно-гигиенических требований. Поэтому панельно-лучистое отопление применяется в общих комнатах детских садов и яслей, в операционных, родовых, наркозных и других помещениях лечебных учреждений, в плавательных бассейнах и спортивных залах, в вестибюлях (теплые полы) общественных зданий.

Отопительные панели используют также для обогревания основных помещений вокзалов, аэропортов, ангаров, высоких сборочных цехов, применяют в производственных помещениях с особыми требованиями к чистоте (производство пищевых продуктов, сборка точных приборов и т. п.).

Тепловой комфорт при панельно-лучистом отоплении

При панельно-лучистом отоплении температура поверхностей в помещении, участвующих в лучистом теплообмене, повышается. Это создает обстановку, более благоприятную для самочувствия человека.

Самочувствие человека существенно улучшается при повышении доли конвективного теплообмена в общей теплопотере его тела и уменьшении излучения на холодные поверхности (радиационного охлаждения). Это как раз и обеспечивается системой панельно-лучистого отопления, при использовании которой благодаря повышению температуры внутренней поверхности ограждений помещения потеря тепла человеком излучением уменьшается. Одновременно понижается против обычной температура воздуха в помещении, в связи с чем, увеличивается конвективный теплообмен, что способствует хорошему самочувствию человека.

Таким образом, при применении системы панельно-лучистого отопления возрастает средняя поверхностная температура ограждений и повышается тепловой комфорт. Созданию комфортных условий благоприятствует также некоторое повышение относительной влажности при снижении температуры воздуха помещения.

Установлено, что в обычных условиях хорошее самочувствие людей обеспечивается при температуре воздуха в помещении 17,4° С при стеновых отопительных панелях и 19,3° С — при радиаторной системе отопления

В помещениях с нагретыми панелями наряду с обеспечением общего теплового комфорта может возникнуть опасность интенсивного облучения или" нагревания отдельных частей тела человека, прежде всего головы и ступней ног.

Гигиенисты считают, что комфортными относительно нагретой поверхности являются условия, когда находящаяся против этой поверхности часть головы человека не получает, а теряет излучением около 11,5 Вт/м2. Следовательно, для теплового комфорта человека, находящегося вблизи греющей панели, температура поверхности последней должна быть ограничена. Предельная температура поверхности напольной отопительной панели определяется подвижностью людей, видом обуви и зависит от температуры воздуха на высоте 1 м.

Итак, при использовании системы панельно-лучистого отопления не должна быть излишне нагретой поверхность панелей, должна обеспечиваться достаточно высокая температура внутренней поверхности ограждений и в целом в результате лучисто-конвективного теплообмена поддерживаться комфортная температура помещения

Выше уже отмечалось улучшение радиационного режима помещения при панельно-лучистом отоплении. Следовательно, такой способ отопления целесообразно применять в районах с суровыми климатическими условиями при пониженной температуре внутренней поверхности наружных ограждений. Излучение отопительной панели, особенно вертикальной, размещенной в наружной стене, непосредственно компенсирует радиационное охлаждение человека и способствует тепловому комфорту в помещении.

Конструкции отопительных панелей и схемы систем.

Бетонная отопительная панель представляет собой плиту, в которой имеются нагревательные элементы — каналы змеевиковой или колончатой формы с теплоносителем.

Для изготовления панелей используют тяжелый бетон, обладающий достаточно высокой теплопроводностью, например, теплопроводность А= 1,51 Вт/(м-К) или 1,3 ккал/(ч-м-°С) при 0° и плотности в сухом состоянии 2400 кг/м3 и коэффициентом линейного расширения

Чаще всего каналы для теплоносителя образуют стальные трубы, коэффициент линейного расширения которых весьма близок к коэффициенту расширения бетона (коэффициенты равны при температуре около 55° С).

Заделка труб в бетон дает существенный теплотехнический эффект— увеличивается теплопередача труб по сравнению с открыто проложенными. Это явление основано на известной закономерности: теплопередача трубы, изолированной теплопроводным материалом, возрастает с увеличением толщины слоя покрытия.

Возрастание теплопередачи обетонированной трубы объясняется увеличением внешней теплоотдающей поверхности, которая с ростом диаметра развивается быстрее, чем сопротивление теплопроводности слоя бетона.

Теплопередача не одной, а ряда труб в бетонной панели, приведенная к 1 м, несколько ниже теплопередачи одиночной трубы в бетоне и зависит от расстояния между трубами (шага труб, обозначенного буквой s) и их положения в панели.

Явление повышения теплопередачи стальных труб, находящихся в бетоне, позволяет, применяя отопительные панели, сокращать расход металла.

В системах панельного отопления в местах, где ремонт нагревательных элементов затруднителен, особенно при совмещенных панелях, вместо стальных водогазопроводных труб применяют бесшовные стальные трубы, рассчитанные на высокое давление.

Стальные трубы в бетонных панелях имеют срок амортизации, значительно превышающий срок службы этих труб в системах отопления с металлическими приборами. Сравнительная долговечность стальных труб в панелях объясняется незначительной коррозией их внешней поверхности в бетонном массиве при отсутствии контакта с воздухом.

Всё же следует отметить, что стальные трубы дорогостоящие и на 1 м2 греющей поверхности отопительных панелей их расходуется до 10 м. Для сокращения расхода стальных труб возможна заделка в бетон чугунных элементов, пластмассовых и стеклянных труб (см, главу III) или даже создание пустот в плотном бетоне (образующих систему каналов для протекания теплоносителя) и электропроводного бетона.

В системах панельного отопления зданий различают две конструкции панелей:

1) совмещенные — греющие панели, представляющие одно целое с ограждающими конструкциями здания (каналы для теплоносителя устраивают во внутренних и наружных панельных стенах, в несущих плитах перекрытий и лестничных площадок при их изготовлении);

2) приставные — греющие бетонные панели, изготовленные отдельно и смонтированные рядом или в выемках строительных конструкций.

Совмещенные панели наиболее полно отвечают задачам комплексной механизации строительства зданий — система отопления монтируется в процессе сборки здания. При использовании приставных панелей степень индустриальности монтажа зависит от вида панелей. Так, монтаж горизонтальных потолочных или напольных панелей требует больших затрат ручного труда, чем монтаж стеновых панелей Монтаж перегородочных панелей проще, чем монтаж протяженных плинтусных.

Рассмотрим конструкцию отопительных панелей в зависимости от их размещения в помещении.

Потолочные и напольные панели. Совмещенная потолочная отопительная панель. Панель используется при условии, что температура теплоносителя поддерживается на невысоком уровне (до 55—60° С)

Трубы помещают в бетон несущей части междуэтажного перекрытия таким образом, чтобы под ними было достаточно места для размещения арматуры, необходимой для увеличения прочности бетона и улучшения передачи тепла вниз.

В качестве теплоизоляции применяют пробку или другие малотеплопроводные материалы, способные выдержать давление со стороны пола. Пол выполняется из рулонных материалов по стяжке или деревянным (из сухой древесины).

При температуре теплоносителя выше 60° С (60—90° С) панели указанной конструкции размещают в помещениях длительного пребывания людей только в периметральной зоне потолка, образуя «контурные» панели (см. ниже).

Греющая панель может быть изготовлена в заводских условиях в виде секций, соединяемых одна с другой на строительстве, или забетонирована поверх уложенного сборного настила в здании после прокладки, сварки и испытания тpy6. При втором способе производства работ сроки строительства зданий увеличиваются, что является его недостатком.

Данную конструкцию греющей панели следует отнести скорее к напольно-потолочным панелям, так как часть тепла, хотя и меньшая, передается наверх через пол. Примером такой конструкции служат бетонные отопительные лестничные площадки жилых зданий.

Подобная конструкция используется также в тех случаях, когда необходимо большую часть тепла передавать через пол (например, при устройстве теплого пола в вестибюле здания). При этом тепловая изоляция исключается совсем или размещается под трубами, а иногда подвешивается под перекрытием.

Характерной конструкцией приставной потолочной панели является подвесной потолок из тонких перфорированных стальных или алюминиевых л