Расчет отопления

Размещено на http://www.allbest.ru/

Расчет отопления

1.Требования к отоплению

Отопление используют для поддержания температуры воздуха рабочей зоны в пределах, обеспечивающих нормальные условия труда в соответствии с ГОСТ 12.1.005-88.

Отопление должно отвечать требованиям:

1. Обеспечивать нагрев воздуха в отопительный сезон.

2. Быть безопасным в отношении взрыва и пожара.

3. Иметь возможность регулирования подачи тепла.

4. Иметь увязку с системами вентиляции.

5. Обеспечивать возможность исключения загрязнения воздуха помещений вредными выделениями.

6. Быть удобным в эксплуатации и при ремонте.

В отапливаемых производственных помещениях и помещениях со значительными избытками тепла, где на одного работающего приходится от 50 до 100 м2 площади пола, допускается в холодный и переходный периоды года понижение температуры воздуха вне постоянных рабочих мест до 12°С - при легких работах, до 10°С - средней тяжести и до 8°С - при тяжелых работах.

В производственных помещениях, где на одного работающего приходится больше 100 м2 площади пола, оптимальные параметры должны быть обеспечены только на постоянных рабочих местах.

Отоплению подлежат здания и сооружения с пребыванием людей в рабочей зоне не менее 2-х часов и помещения, где положительная температура предусматривается технологическими условиями. В нерабочее время в таких помещениях должна предусматриваться температура не ниже 5°С, если это допустимо по условиям технологии и, если восстановление нормальной температуры воздуха к началу рабочего времени может быть обеспечено проектной мощностью отопительной системы.

В помещениях большого размера должна быть предусмотрена возможность регулирования тепла по рабочим зонам.

В животноводческих помещениях, теплицах, складах сельскохозяйственной продукции температура воздуха предусматривается нормами технологического проектирования и отлична от требуемой по ГОСТ 12.1.005-88. Поэтому для работающих здесь должны предусматриваться помещения для обогрева.

Таблица 2.1 - Оптимальная и допустимая температура воздуха в помещениях в холодный период года [8]

В зависимости от конструктивных признаков и параметров системы отопления различают по:

1) месту размещения генератора тепла относительно отапливаемых помещений - местные и центральные;

2) виду теплоносителя - воздушные, водяные, паровые;

3) параметрам теплоносителя - водяные системы с водой, нагретой ниже 100°С или выше 100°С (перегретой), и паровые системы низкого и высокого давления;

4) передаче тепла отапливаемым помещениям -конвективные, лучистые;

5) способу циркуляции - естественная (гравитационная), искусственная (насосная);

6) конструктивным особенностям, отличающим системы друг от друга схемой прокладки магистральных трубопроводов и стояков.

Местное отопление - печное, газовое и электрическое. Центральное отопление может быть водяным, паровым, пароводяным и воздушным.

При водяном отоплении низкого давления температура воды на входе в нагревательных приборах составляет 85…95°С, при выходе из них - около 65…70°С.

Водяное отопление высокого давления и паровое обеспечивают температуру в нагревательных приборах 120…135°С.

При воздушном отоплении, если нагретый воздушный поток выходит из патрубка на высоте не менее 3,5 м от пола, температура потока допускается до 70°С, при высоте до 2 м - не менее 45°С [2].

2. Расчет парового и водяного отопления

В холодное время года тепло теряется путем теплоотдачи через стены, потолок, пол, через естественное и искусственное вентилирование, при въезде в помещение машин и ввозе материалов, находящихся на холодном воздухе, иногда расходуется тепло в виде горячей воды или пара для технологических целей.

Расчет отопления заключается в определении теплопотерь, выделения дополнительного тепла в помещении, составлении теплового баланса. Исходя из теплового баланса, определяется количество тепла, необходимое для подачи в помещение с целью поддержания оптимальной температуры воздуха. Зная потребное количество тепла, определяется суммарная площадь нагревательных приборов, выбирается их тип и находится количество приборов (секций).

Теплопотери (QH) через наружные ограждения здания определяются по формуле[7]:

QH = q0 · vн · (tв - tн), Вт

где q0 - удельная тепловая характеристика здания, Вт/м3 · °С (таблица 2.2);

vн - наружный объем здания или его отапливаемой части, м3;

tв - расчетная внутренняя температура воздуха помещений, °С (таблица 2.1);

tн - расчетная наружная температура воздуха для самой холодной пятидневки отопительного периода года (таблица 2.3).

Таблица 2.2 - Удельная тепловая характеристика зданий [9]

Количество тепла (Qв), необходимое для возмещения теплопотерь вентилированием помещений, определяется по формуле [2]:

Qв = qв · vн · (tв - tн), Вт

где qв - удельный расход тепла на нагревание 1 м3 воздуха (для производственных помещений qв = 0,9…1,5; для административных - qв = 0,67...0,9; для бытовых - qв = 0,31...0,42 Вт/м3 · оС);

tн - расчетная наружная температура воздуха для вентиляции, оС (таблица 2.3).

Таблица 2.3 - Расчетная температура наружного воздуха [7]

Потеря тепла ( Qм) от поглощения его ввозимыми машинами или материалами определяется по формуле [2]:

, Вт

где Км - массовая теплоемкость машин или материалов, кДж/кг · оС, (для металлов Км = 0,4 кДж/кг · оС);

G - масса машин или материалов, ввозимых в помещение, кг;

tм - температура ввозимых машин или материалов (для машин и металлов она применяется равной температуре наружного воздуха, для сыпучих материалов на 20оС , а для не сыпучих материалов на 10оС выше температуры наружного воздуха);

ф - время нагрева до температуры помещения, ч,

Расход тепла (QТ)для технологических целей определяется через расход нагретой воды [2]:

, Вт

где Q - расход пара или воды, кг/ч;

i- теплосодержание воды (пара), кДж/кг (таблица 2.4);

Р - количество возвращаемого в котел конденсата, %;

iв- теплосодержание возвращаемого в котел конденсата, кДж/кг (таблица 2.4).

Таблица 2.4 - Теплосодержание воды и пара [2]

При полном возврате конденсата Р = 70%, при отсутствии конденсата в системе отопления Р = 0.

Дополнительные тепловыделения от технологического оборудования, нагретых материалов, людей, искусственного освещения и др. рассчитываются по формулам (1.6...1.12, 1.15...1.17) расчета воздухообмена при вентиляции рабочих помещений и зон.

Общие суммарные потери тепла (УQп) составляют:

УQп = Qн + Qв + Qм + Qт - Qэ - Qcт - Qосв -...- QM

По суммарнымтеплопотерям находится тепловая мощность (Рк) котла:

Рк = (1,10...1,15) · УQп · 10-3, кВт

Таблица 2.5 - Коэффициент теплоотдачи нагревательных приборов, Вт/ м2 · °С [7]

А также общую площадь (УSн.э) нагревательных элементов:

, м2

где k - коэффициент теплоотдачи стенками нагревательных приборов в воздухе (таблица 2.5);

tr - температура воды при входе в радиатор, °С;

tH - температура воды при выходе из радиатора, °С;

tв - температура воздуха в помещении, °С.

Количество нагревательных приборов (секций) (nс) определяется из выражения:

,

где Sc - площадь одной секции радиатора или другого нагревательного прибора, зависящая от его типа (таблица 2.6).

Таблица 2.6 - Площадь поверхностей нагревательных приборов [2,7]

Таблица 2.7 - Расход условного топлива [2]

Таблица 2.8 - Коэффициенты перевода условного топлива в натуральное

Потребность в топливе (GT) на отопительный период года можно приблизительно подсчитать по формуле [2]:

GT = qy · v · (tв - tн), кг

где qy - годовой расход условного топлива, затрачиваемого на повышение температуры 1°С в 1 м3 отапливаемого помещения, кг/м3·°С (таблица 2.7).

Для перевода условного топлива в натуральное при расчете отопления пользуются коэффициентами [2], приведенными в таблице 2.8.

3. Расчет воздушного отопления

При расчете воздушного отопления находятся суммарные потери тепла по формуле (2.5).

Количество воздуха, циркулирующего в системе воздушного отопления, определяется из выражения [4]:

, кг/ч

где УQП - расчетное количество необходимого тепла, Вт;

0,28 - коэффициент для перевода Вт в кДж/ч;

С - теплоемкость воздуха, равная 1,005 кДж/кг·°С;

tподв - температура воздуха, подводимого в помещение, °С.

Для нагрева расчетного количества воздуха используют калориферы. В качестве теплоносителя в них применяют пар, горячую воду, электрическую энергию или газ.

Водяные и паровые калориферы выпускают пластинчатого и трубчатого типов. Для работы на воде и паре предназначены одинаковые калориферы, только на воде - многоходовые калориферы.

Широко распространены электрические калориферы типа СФО. Они обладают хорошими электротехническими показателями, простой, удобной механической конструкцией, рациональной электрической схемой [10].

На базе электрокалориферов серии СФО для сельского хозяйства созданы электрокалориферные установки СФОА. Их преимущественно используют на отопление животноводческих помещений. Основные технические данные калориферов приведены в таблицах 2.9...2.11.

Подбор водяных и паровых калориферов производится по следующей методике:

1. Определяется живое сечение (ѓ) калорифера для прохода воздуха:

, м2

где L - количество нагреваемого воздуха, кг/ч;

- массовая скорость движения воздуха, кг/м2·с.

На основании технико-экономических расчетов наивыгоднейшая массовая скорость воздуха в калориферах принимается равной 7...12 кг/м2·с.

Таблица 2.9 - Краткие технические характеристики одноходовых калориферов с круглыми трубками

Таблица 2.10 - Краткие характеристики многоходовых калориферов с круглыми трубками

Таблица 2.11 - Краткие технические характеристики пластинчатых калориферов с плоскими трубками

электрический отопление конструктивный

2. По таблицам 2.9...2.11 подбирается калорифер с живым сечением, близким к полученному по расчету (берется большее ближайшее значение).

Подбор электрических калориферов ведется по количеству нагреваемого воздуха (L) (по производительности калорифера) таблицы 2.12...2.13.

Таблица 2.12 - Краткие технические характеристики электрокалориферов серии СФО

электрический отопление конструктивный

Таблица 2.13 - Краткие технические характеристики электрокалориферных установок СФОА

Размещено на Allbest.ru