Методика расчета систем лучистого отопления

Необходимую теплопроизводительность системы лучистого отопления Qот, Вт,определяют по формуле:

(5.1)

где с — поправочный коэффициент, характеризующий снижение расхода теплоты на отопление помещения при лучистом отоплении;

Q_ТП — теплопотери помещения, Вт;

Q_И — расход теплоты на нагрев инфильтрующегося и приточного воздуха, Вт;

Q_ВН — тепловыделения в помещении от дежурного отопления, технологического оборудования и людей, Вт.

, (5.2)

Где -тепловыделения в помещении от людей, Вт. Принимаем 700 Вт;

-тепловыделения в помещении от технологического оборудования, Вт;

-тепловыделения в помещении от дежурного отопления, Вт, определяем по формуле:

, (5.3)

Где =5 °С дежурная температура системы отопления.

Теплопотери помещения Qтп, расход теплоты на нагрев инфильтрующегося и приточного воздуха Q_и и тепловыделения в помещении Q_BH определяют расчетом по действующим методикам. Расчетную температуру внутреннего воздуха для определения Q_ТП и Q_и принимают в соответствии с заданием на проектирование исходя из требований [раздела б настоящего стандарта] с учетом изменения температуры воздуха по высоте.

Значение поправочного коэффициента с определяем по рисунку 5.1 в зависимости от показателей Р и М.

Рисунок 5.1 — Определение поправочного коэффициента с для расчета теплопроизводительности системы.

Р= (5.4)

А,В,Н-соответственнодлина,ширинаивысотаотапливаемогопомещения,м;

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

РАСЧЕТ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ С ГИИ

t_H – расчетнаятемпературанаружного воздуха наиболее холодной пятидневки, С.

М=М’ , (5.5)

М’ определяют по формуле:

М’= (5.6)

где В, Н — то же, что в формуле (5.2);

Квз — средневзвешенные по площади коэффициенты теплопередачи наружных ограждений, расположенных выше уровня установки излучателей, Вт/(м2·°С); рассчитывают по формуле:

(5.7)

где Kвзi — коэффициент теплопередачи i-го участка наружных ограждений выше

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

РАСЧЕТ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ С ГИИ

уровня установки излучателей, Вт/(м 2 ·°С);

Fвзi- площадь i-го участка наружных ограждений выше уровня установки излучателей, м 2 ;

Кнз — средневзвешенные по площади коэффициенты теплопередачи наружных ограждений ниже уровня установки излучателей, Вт/(м 2 ·°С); рассчитывают по формуле:

(5.7)

где Кнзi — коэффициент теплопередачи i-го участка наружных ограждений ниже уровня установки излучателей, Вт/(м 2 ·°С);

Fнзi — площадь i-го участка наружных ограждений ниже уровня установки излучателей, м 2 .

Количество излучателей n, в зависимости от их тепловой мощности qгаз, Вт, определяют по формуле:

n= (5.8)

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

А, В, Н- — длина, ширина и высота помещения, м;

h _изл — высота подвески излучателей, м;

d _тр — диаметр теплозлучающих труб, м;

G — расход воздуха, газообразного теплоносителя, кг/с;

t — температура воздуха, °С;

t — температура поверхности, °С;

l — коэффициент теплопроводности, Вт/м °С;

К — коэффициент теплопередачи, Вт/(м 2 × °С);

a — коэффициент теплоотдачи, Вт/(м 2 × °С);

Q — тепловая мощность, теплопотери, тепловыделения, кВт, Вт;

r — плотность, кг/м 3 ;

Кр — кратность воздухообмена, 1/час;

С — поправочный коэффициент для расчета теплопотерь;

в — воздух помещения;

вз — верхняя зона;

г — газообразный теплоноситель;

н — наружный воздух;

нз — нижняя зона;

ВВЕДЕНИЕ

Настоящие рекомендации предназначены для проектирования систем газовоздушного лучистого отопления с теплоизлучающими трубами (ГВЛО) во вновь строящихся и реконструируемых помещениях производственных (сборочных, механических, ремонтных цехов, складов, депо, гаражей, ангаров) и общественных (рынки, спортивные залы, вокзалы, перроны и т.п.) зданий.

Обогрев рабочей, обслуживаемой, зоны осуществляется преимущественно тепловым излучением с поверхности теплоизлучающих труб, устанавливаемых в верхней зоне помещения.

Применение ГВЛО обеспечивает: повышение равномерности распределения температуры воздуха в объеме помещения; малую подвижность воздуха в помещении; отсутствие неприятного «дутья», сокращение переноса пыли и вредных выделений; бесшумность работы; повышенную надежность (незамерзаемость теплоносителя).

ГВЛО в большинстве случаев позволяет поддерживать требуемые условия микроклимата при пониженной в среднем на 2 ¸ 4 °С температуре внутреннего воздуха по сравнению с нормируемой [ 1 — 3 ] и позволяет сократить расход тепловой энергии на нагрев приточного воздуха в вентилируемых помещениях.

Система лучистого отопления автономна и легко регулируема, не требует прокладки тепловых сетей и ввода в эксплуатацию (1,5 — 2 мес.).

Уменьшение расхода тепловой энергии при использовании ГВЛО, по сравнению с традиционными системами, может достигать 30 ¸ 40 %, в том числе за счет сокращения теплопотерь здания и эффективного регулирования режимов работы системы.

ГВЛО имеет ограничения по области применения из условий обеспечения пожарной безопасности.

Рекомендации позволяют рассчитать тепловую нагрузку на систему газовоздушного лучистого отопления, определять площадь поверхности и диаметр теплоизлучающих труб, выбрать схему их расположения в помещении, определить расход газа и среднегодовое потребление теплоты и газа.

Рекомендации могут быть использованы для расчета систем лучистого отопления с автономными теплогенераторами на жидком топливе, а также (при обосновании) для систем, использующих продукты сгорания от технологических установок.

Расчет ГВЛО связан с проведением трудоемких вычислений показателей воздушно-теплового режима отапливаемого помещения.

В настоящих рекомендациях использованы простые формулы, графики и номограммы, полученные в результате обобщения данных численного моделирования воздушно-теплового режима помещений с ГВЛО.

1 . ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1 . Рекомендации предназначены для проектирования систем газо-воздушного лучистого отопления во вновь строящихся и реконструируемых помещениях производственных и общественных зданий высотой 6 — 40 м, расположенных в I — IV климатических районах России.

1.2 . ГВЛО следует применять в помещениях взрывопожарных категорий В2, В3, В4, Д и Н, кроме зданий VIa и V степени огнестойкости.

1.3 . ГВЛО может использоваться совместно с другими видами отопления, системой вентиляции. В случае для определения расходов теплоты на нагрев приточного воздуха температуру в помещении следует принимать в соответствии с п. 3.15 .

1.4 . Теплоносителем в системе отопления является смесь воздуха и продуктов сгорания с температурой до 450 °С.

2 . КОНСТРУКТИВНЫЕ РЕШЕНИЕ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ

2.1 . Газо-воздушная система лучистого отопления состоит из контура излучателей, подсоединенного к одному (или двум) теплогенераторам. Принципиальные схемы системы отопления приведены на рис. 1 . Нагретая смесь воздуха и продуктов сгорания перемещаются по контуру циркуляционным вентилятором.

2.2 . Отопительным прибором в системе отопления является излучатель, состоящий из теплоизлучающих труб, боковых экранов и тепловой изоляции. Конструкции излучателей представлены на рис. 2 .

2.3 . Рекомендуемые параметры конструкций излучателей:

— диаметр теплоизлучающих труб: d _тр = 250, 315, 400, 500, 600 мм;

— число труб в излучателе: n _тр = 2 ¸ 4;

— толщина боковых стальных экранов 0,5 ¸ 0,7 мм;

— толщина стенки теплоизлучающих труб 0,5 ¸ 1,0 мм;

— толщина теплоизоляционного слоя 100 мм; l _ти = 0,045 ¸ 0,055 Вт/м × °С.

Доля лучистой составляющей теплоотдачи излучателей y » 0,6. Теплоотдающие поверхности труб покрываются температуростойкой краской со степенью черноты не менее 0,9.

Свес боковых экранов d (рис. 2 ) должен составлять 0,1 ширины горизонтальной проекции излучателя.

ГПИ «Сантехпроект» по техническому заданию ЦНИИпромзданий разработал рабочие чертежи излучателей для систем лучистого отопления [ 5 ].

2.4 . Возможные схемы размещения излучателей в помещении и схемы движения теплоносителя в излучающих трубах, позволяющих обеспечить равномерный или с заданной неравномерностью, обогрев рабочей (обслуживаемой) зоны, показаны на рис. 1 .

Схема (а) с параллельным движением теплоносителя рекомендуется для помещений, имеющих внутреннюю перегородку, вдоль которой размещается обратная ветвь системы.

Схема (б) обеспечивает равномерную теплоотдачу всего контура и рекомендуется как наиболее общая для однопролетных зданий.

Если для компенсации теплопотерь помещения требуется установка 2-х теплогенераторов, их целесообразно включать в общий контур по схеме (в). При этом, в ходе сезонного регулирования один из теплогенераторов может быть отключен полностью, что позволит обеспечить экономию электроэнергии на привод вентиляторов.

Рис. 1 . Принципиальные схемы газовоздушной системы лучистого отопления

1 — теплогенератор, 2 — теплоизлучатели, 3 — циркуляционный вентилятор, 4 — газогорелочный блок

Примечание : стрелками показано направление движения теплоносителя в трубах

1 — теплоизлучающие трубы; 2 — боковые экраны; 3 — тепловая изоляция

Схему (в) рекомендуется использовать, если аэродинамическое сопротивление контура в расчетном режиме превышает располагаемой давление одного циркуляционного вентилятора.

Движение теплоносителя в теплоизлучающих трубах может быть параллельным или встречным.

Схему (г), с количеством параллельных ветвей более 2-х, целесообразно использовать в многопролетных цехах; при этом подающие ветви размещаются по периметру наружных стен, обратные линии — в середине пролетов.

Количество ветвей в системе определяется расчетом, в зависимости от требуемой площади теплоотдающей поверхности (см. раздел 3 ).

Для обеспечения равномерного распределения лучистого теплового потока по площади цеха расстояние между ветвями в центральной части помещения следует принимать в соответствии с условием:

В пристенной зоне расстояние между двумя крайними лентами излучателей и крайней лентой излучателей и наружной стеной должно быть уменьшено вдвое (рис. 3 ).

Для протяженных зданий с фиксированной рабочей зоной излучатели могут размещаться в одну линию, непосредственно над рабочей зоной (схема б).

При выборе схем и трассировке ветвей следует учитывать наличие источников и стоков тепла вблизи рабочих зон (тепловыделяющего оборудования, ворот, окон).

2.5 . Выбор конструкции излучателя и числа теплоизлучающих труб в нем производится, исходя из требуемой поверхности теплоотдачи (раздел 3 ), конструктивных возможностей их размещения и эстетических соображений. При этом следует руководствоваться данными таблицы 1 .

Рекомендуемый типоразмер теплоизлучателя

2-х трубный d = 3 15; с прямоугольными трубами — 250 ´ 500

2-х трубный d = 400; с прямоугольными трубами — 315 ´ 600

4-х трубный d = 250;

2-х трубный d = 500

4-х трубный d = 315;

2-х трубный d = 630

Рис. 3 . Схема расположения излучателей в помещении

1 — излучатели; 2 — рабочая площадка

2.6 . Излучатели устанавливаются в помещении горизонтально под покрытием.

Крепление излучателей осуществляется к фермам или к покрытию с помощью подвесок, скользящих опор. Способ крепления принимается в зависимости от конкретной конструкции ферм и покрытия. *

* При этом выполняется проверка конструкций ферм и покрытия на дополнительную весовую нагрузку от системы отопления.

Излучатели располагаются на одном уровне на высоте не менее 5 м от поверхности пола или рабочей площадки (рис. 3 ). При наличии мостовых кранов и кранбалок излучатели должны устанавливаться выше их уровни или снаружи.

2.7 . Теплогенераторы могут размещаться внутри обслуживаемого помещения. Они могут устанавливаться на полу помещений, чердачных этажах, на эстакадах, на кровле здания и т.п. При размещении теплогенераторов должны соблюдаться правила установки, обслуживания и эксплуатации газового оборудования.

2.8 . Для компенсации теплового удлинения теплоизлучающих труб следует предусматривать такие крепления излучателей к конструкциям ферм или покрытия, которые не препятствуют горизонтальным смещениям вследствие теплового удлинения труб.

2.9 . В системах газовоздушного лучистого отопления применяются теплогенераторы ТГЛ-0,5 мощностью 500 кВт, разработанные ВНПО «Союзпромгаз» по техническому заданию Главмособлстроя и ЦНИИпромзданий. Технические характеристики тепло генератора ТГЛ-0,5 приведены в таблице 2 . Предусмотрена разработка теплогенераторов тепловой мощностью 1 и 2 МВт.

Технические характеристики тепло генератора ТГЛ-0,5