Тепловая обстановка и условия комфортности для человека в помещении

Определение потребности в теплоте на отопление по укрупненным измерителям. Удельная тепловая характеристика здания.

 

Для оценки теплотехнических показателей принятого конструктивно-планировочного решения расчет потерь теплоты ограждениями здания обычно заканчивают определением удельной тепловой характеристики здания по формуле:

q_уд=  (1)

Где Q_С.О. – максимальный тепловой поток на отопление здания, подсчитанный по точному методу, с учетом потерь на инфильтрацию, Вт; V_{H –} строительный объем здания по наружному обмеру, м³; t_В  - средняя температура воздуха в отапливаемых помещениях;

 

Величина q_уд, Вт/(м³К) численно равна теплопотерям 1 м³ здания в ваттах при разности температур внутреннего и наружного воздуха t_B – t_H^Б в 1 ⁰С.

Рассчитанную по формуле (1) q_уд сравнивают со средними показателями для аналогичных зданий. Она не должна быть выше справочных величин q_уд, в противном случае возрастают первоначальные затраты и эксплуатационные расходы на отопление.

Удельная тепловая характеристика, показывающая расход теплоты на отопление здания любого назначения, может быть определена по формуле:

 

q_уд=

где Р – периметр здания, м; S – площадь здания, м²; Н – высота здания, м; φ₀ – коэффициент остекления, т.е. отношение площади остекления к площади вертикальных наружных ограждений; k_CT, k_ОК , k_ПТ, k_ПЛ – коэффициенты теплопередачи соответственно стен, окон, перекрытия верхнего этажа, пола нижнего этажа.

Для лестничных клеток q_уд обычно принимают с коэффициентом 1,6. Значение q_уд для гражданских зданий ориентировочно можно определять по формуле

q_уд =1,163

d – степень остекления наружных стен здания в долях единицы; F –площадь наружных стен, м², S – площадь здания в плане, м².

Мероприятия по сокращению теплопотерь и повышению эффективности отопления здания (в случае отклонения q_уд): использование наиболее эффективных архитектурно-строительных решений (снижение наружной поверхности ограждений); рациональная ориентация зданий; применение более совершенных систем отопления; пользование вторичных энергоресурсов; применение строительных материалов и конструкций с высоким сопротивлением теплопередаче; использование альтернативных источников теплоты; применение теплых чердаков; использование пофасадных систем отопления и прерывистого отпления; применение нагревательныхприборов, работающих с низкопотенциальными теплоносителями и т.д.

Значение удельной тепловой характеристики здания используют для приблизительного подсчета теплопотерь по укрупненным показателям Q_УП:

Q_УП= q_уд V_H(t_B – t_H^Б)а,

q_уд – справочная величина удельной тепловой характеристики здания, Вт/(м³К);

а – коэффициент, учитывающий влияние на удельную тепловую характеристику местных климатических условий, берется из справочных данных.

 

Рис. 10.1. Принципиальные схемы местной системы воздушного отопления

а, б — полностью рециркуляционные; в —» частично рециркуляционная; a —прямоточная; 1— отопительный агрегат; 2 —> рабочая зона; 3 — канал нагретого воздуха; 4 — теплообменник-калорифер; 5 — воздухозабор; 6 — рециркули-

рующий воздух; 7 — канал вытяжной вентиляции

 

Рис. 10.2. Принципиальные схемы центральной системы воздушного отопления

а — полностью рециркуляционная; б — частично рециркуляционная; в — пря­моточная; г — рекуперативная; / — теплообменник-калорифер; 2 — канал на­гретого воздуха с воздухораспределителем на конце; 3 — канал внутреннего воз­духа; 4 -г- вентилятор; 5 — канал наружного воздуха; 6 — воздухо-воздушный теплообменник; 7 — рабочая зона

Схема на рис. 10.2, б с частичной рециркуляцией по действию не отличается от схемы на рис. 10.1, в. На рис. 10.2, в изображена прямоточная схема центральной системы воздушного отопления, аналогичная схеме на рис. 10.1, г.

В схемах на рис. 10.1, а, 6 и 10.2, а теплозатраты на нагревание воздуха определяются только теплопотерями помещений; в схемах на рис. 10.1, в и 10.2, б они возрастают в результате предварительного нагревания части воздуха от температуры наружного воздуха t_н до температуры t_в; в схемах на рис.10.1, г и 10.2, в теплозатраты наибольшие, так как весь воздух необходимо нагреть сначала от температуры t_B до t_B, а потом перегреть до t_e (тепловая энергия расходуется и на отопление, и на полную вентиляцию помещений).

Рециркуляционная система воздушного отопления отличается меньшими первоначальными вложениями и эксплуатационными затратами. Система может применяться, если в помещении допускается рециркуляция воздуха, а температура поверхности нагревательных элементов соответствует требованиям гигиены, пожаро- и взрывобезопас-ности этого помещения. Радиус действия центральной системы с естественной циркуляцией (без вентилятора) ограничен 8—10 м, считая по горизонтальному пути от теплового центра до наиболее удаленного вертикального канала. Объясняется это незначительностью действующего естественного циркуляционного давления, составляющего даже при значительной температуре нагретого воздуха всего лишь около 2 Па 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 могут осуществляться полная замена, 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, Ее применяют, когда требуется вентиляция помещений в объеме не меньшем, чем объем воздуха для отопления (например, в помещениях категорий А и Б, где выделяются вещества, взрывоопасные и пожароопасные, а также вредные для здоровья людей, обладающие неприятным запахом). Для уменьшения теплозатрат в прямоточной системе при сохранении ее основного преимущества — полной вентиляции помещений — используют схему с рекуперацией (см. рис. 10.2, г), где применен дополнительный воздухо-воздушный теплообменник, позволяющий утилизировать часть теплоты уходящего воздуха для нагревания наружного воздуха.

Местное воздушное отопление

Местное воздушное отопление предусматривают в зданиях в следующих случаях:

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

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

Для местного воздушного отопления применяют:

1) рециркуляционные отопительные агрегаты с механическим побуждением движения воздуха (рис. 10.1, я);

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

рис. 10.1, в, г (рассматриваются главным образом в дисциплине «Вентиляция»);

3) рециркуляционные воздухонагреватели с естественным движением воздуха (рис. 10.1, б).

Отопительные агрегаты предназначены для отопления производственных помещений категорий В, Г и Д, технологический процесс в которых не сопровождается выделением пыли, крупных помещений общественных и сельскохозяйственных зданий. Специальные отопительно-вентиляционные агрегаты применяют для отопления жилых квартир. Рециркуляционные воздухонагреватели служат для отопления лестничных клеток многоэтажных зданий и отдельных помещений общественных зданий.

Отопительные агрегаты

Отопительным агрегатом называется комплекс стандарт­ных элементов, собираемых воедино на заводе, имеющий определенную воздушную, тепловую и электрическую мощность. Агрегаты изготовляют для установки непосредственно в отапливаемых помещениях. Они представляют собой компактное, мощное и сравнительно недорогое оборудование. Недостатком агрегатов является шум при действии вентилятора, что ограничивает возможность их применения в рабочее время.

Отопительные агрегаты подразделяются на подвесные и напольные. Подвесной отопительный агрегат представлен на рис. 10.3. Корпус, имеющий воздухозаборное отверстие, соединен с воздухонагревателем (калорифером). Внутри корпуса находится осевой вентилятор с электродвигателем.

Воздух, забираемый из помещения вентилятором, пропускается через калорифер, нагреваемый высокотемпературной водой, и выпускается снова в помещение в нужном направлении через створки регулирующего многостворчатого клапана. Агрегат снабжен кронштейнами для подвески его в помещении.

В зависимости от модели один подвесной отопительный агрегат при небольшой электрической мощности двигателя может нагревать до 20 тыс. м³/ч воздуха, тепловая мощность достигает 250 кВт. На рис. 10.3 изображен отопительный агрегат модели АО2-4 тепловой мощностью 47,7 кВт; воздух нагревается в пластинчатом многоходовом калорифере

Рис. 10.3. Подвесной воздушно-рециркуляционный отопительный агрегат АО2-4 (боковой вид)

1 — корпус; 2 — воздухонагреватель; з — многостворчатый клапан; 4 — кронштейн; 5 — осевой вентилятор; 6 — электродвигатель

Рис. 10.4. Напольный воздушно-рециркуляционный агрегат СТД-ЗООМ

I — электродвигатель; 2 — воздуховы-пускной патрубок; 3 — воздухонагреватель; 4 — корпус; 5 — ременная передача в защитном кожухе

Рис. 10.5. Схемы наклонной (а) и сосредоточенной (б) подачи нагретого воздуха отопительным агрегатом, установленным на высоте ft

А — расчетная точка в рабочей зоне; В — вершина воздушной cтруи марки КВБ-7п. Агрегат рассчитан на подачу 4000 м³/ч (индекс «4») воздуха при температуре 51 °С, если температура входящего в него воздуха 16 °С. В агрегате установлен осевой вентилятор типа 06-300 с электродвигателем 0,37 кВт.

Скорость воздуха на выходе из агрегата 4,4 м/с. Гидравлическое сопротивление калорифера (по теплоносителю) 2207 Па.

Подобным же образом характеризуется каждый из остальных трех моделей (индексы 6,3; 10; 20) выпускаемых подвесных отопительных агрегатов А02. Большей дальнобойностью обладают агрегаты типа АОД2 с обводным воздушным каналом над калорифером. Общим недостатком агрегатов А02 является высокий уровень звуковой мощности (88 дБ А).

Подвесной отопительный агрегат другой модели СТД-ЗООп тепловой мощностью 349 кВт, рассчитанный на подачу 24600 м³/ч нагретого до 60 °С воздуха, отличается повышенной до 10,2 м/с скоростью выпуска воздуха.

В напольных отопительных агрегатах используют не только осевые, но и центробежные вентиляторы (рис. 10.4); их мощность может превышать мощность подвесных агрегатов. Воздух нагревается не только водой, но и паром, а также при сжигании газообразного топлива. Схема напольного газовоздушного отопительного агрегата тепловой мощностью 9,65 кВт изображена на рис. 1.3.

Для отопления помещения устанавливают не менее двух агрегатов, причем их тепловую мощность выбирают достаточной для поддержания температуры не ниже 5 °С при выходе из строя одного из агрегатов.

При выпуске воздуха в свободное пространство крупного помещения через регулирующий многостворчатый клапан агрегата образуется так называемая компактная струя. Воздушная струя превращается в неполную веерную в том случае, когда регулирующий клапан дополняют рассеивающей решеткой.

Подачу нагретого воздуха при использовании отопительных агретатов осуществляют двумя способами: наклонными струями сверху в направлении рабочей зоны (рис. 10.5, а) или горизонтальными струями выше рабочей зоны (рис. 10.5, б). Наклонной подаче отдается предпочтение, так как нагретый воздух попадает непосредственно в рабо­чую зону. Для этого воздух выпускается под углом 35° к горизонту, что обеспечивает наибольшую дальнобойность нагретых струй.

Горизонтальную подачу, получившую название сосредоточенной, применяют, когда при наклонной подаче

 Центральное воздушное отопление

Центральное воздушное отопление применяют в помещениях производственных, гражданских и агропромыш­ленных зданий при наличии центральной системы приточной вентиляции. Отопление осуществляют по трем описанным выше схемам: с полной рециркуляцией (рис. 10.2, а), с частичной рециркуляцией (рис. 10.2, б) и прямоточной (рис. 10.2, в).

Полную рециркуляцию воздуха применяют главным образом в нерабочее время для дежурного отопления или для нагревания помещений перед началом работы при прерывистом отоплении. Так поступают, если полная рециркуляция не противоречит требованиям гигиены, пожаро-и взрывобезопасности помещений. При этом используется имеющаяся центральная система приточной вентиляции, но воздух забирается не снаружи, а из отапливаемых помещений и нагревается до температуры, определяемой по формуле (10.4).

В рабочее время центральное воздушное отопление подчиняется условиям вентилирования помещений. Приточный воздух нагревается до температуры более высокой, чем температура помещений в зависимости от теплопотреб-ности, выявленной при составлении теплового баланса этих помещений.

В системе центрального воздушного отопления используются все конструктивные элементы системы приточной вентиляции: фильтр, калориферы, электровентилятор, воздуховоды и пр. Тепловая мощность калориферов в совме­щенной системе отопления и вентиляции повышается на величину тепловой мощности системы отопления. Другим отличием является установка резервного вентилятора, электродвигатель которого должен автоматически вклю­чаться при остановке основного вентилятора.

Если для крупного помещения предусмотрено несколько совмещенных систем отопления и вентиляции, то резервные вентиляторы не устанавливаются, а головные участки воздуховодов отдельных систем соединяются перемыч­ками — перепускными воздуховодами с нормально закрытыми клапанами. Тепловая мощность таких систем подби­рается в расчете на поддержание в помещении режима дежурного отопления при выходе одной из них из строя.

Нагретый воздух может подаваться в обогреваемые по­мещения одной или несколькими горизонтальными струями, т. е. уже известным способом сосредоточенной подачи. В высокие помещения (высотой Н_п более 8 м) воздух выпускается через воздухораспределительные устройства, размещаемые в средней зоне [(0,35-=-0,65)Я_п] на высоте от поверхности пола, определяемой по формуле (10.20). Пре­дельное значение начальной температуры струи нагретого воздуха вычисляется по формуле (10.19).

Нагретый воздух может также подаваться вертикально сверху вниз. Начальную температуру воздуха t_r, °C, для обеспечения такой подачи принимают не более получаемой по формуле

где т и п — скоростной и температурный коэффициенты воздушной струи, зависящие от конструкции воздухораспределительного устройства.

В помещениях при такой подаче образуются так называемые ненастилающиеся воздушные струи.

В случаях, когда нагретый воздух выпускается под потолком помещений (/1>0,85Я_П), например в относительно низких помещениях (при высоте Я_п менее 8 м), воздушные струи становятся настилающимися

Настилающиеся воздушные струи получаются также при подаче нагретого воздуха снизу вдоль вертикальных наружных ограждений, особенно вдоль стекла световых проемов. Так поступают в холодных районах нашей страны, если рабочие места людей расположены близ этих проемов.,

Рис. 10.13. Центральное воздушное отопление помещения с подачей нагретого воздуха через подпотолочный (а) и напольный (б) щелевой воздухораспределитель

1 — воздухораспределитель; 2 — граница настилающейся воздушной струи; 3 — граница рабочей зоны; 4 - наружное ограждение

 

 

Рис. 12.2. Схемы движения дымовых газов в отопительных печах

1— топливник; 2 — тепловоздушная камера

По температуре теплоотдающей поверхности в соответ­ствии с предъявляемыми требованиями различают печи умеренного прогрева (толстостенные печи с толщиной сте­нок 120 мм и более, нагревающиеся в отдельных местахдо температуры 90 °С), повышенного прогрева (тонкостенные печи с толщиной стенок газохода до 70 мм, температура поверхности которых в отдельных точках доходит до 110—120 °С) и высокого прогрева (печи, температура поверхности которых не ограничена).

По схеме движения дымовых газов печи устраивают:

с движением газов по каналам, соединенным последовательно: однооборотные (рис. 12.2, а) с одним подъемным каналом, двухоборотные (рис. 12.2, б) с двумя подъемными каналами, многооборотные с восходящим движением газов (рис. 12.2, в) по нескольким подъемным каналам;

с движением газов по каналам, соединенным параллельно: однооборотные (рис. 12.2, г), двухоборотные (рис. 12.2,0);

со свободным движением газов — бесканальные (колпако-вые) (рис. 12.2, е, ж);

с движением газов по комбинированной системе каналов с нижним прогревом (с подтопочным дымооборотом) — последовательных (рис. 12.2, з, и), параллельных (рис. 12.2, к, л), с бесканальной надтопочной частью (рис. 12.2, м);

с движением газов по каналам, соединенным последовательно вокруг тепловоздушных камер

По материалу массива и отделке внешней поверхности печи бывают (в порядке убывания теплоемкости): 1) кирпичные изразцовые; 2) кирпичные оштукатуренные; 3) бетон­ные из жаростойких блоков; 4) кирпичные в металлических футлярах; 5) стальные с внутренней футеровкой из огнеупорного кирпича; 6) чугунные без футеровки.

По форме в плане печи выполняют прямоугольными, квадратными, круглыми, угловыми (треугольными).

По способу отвода дымовых газов различают печи с удалением газов через внутристенные каналы, через насадные и коренные дымовые трубы. Внутристенные домовые каналы устраивают в кирпичной кладке стен зданий. Печи соединяют с каналами горизонтальными металличе­скими патрубками длиной не более 400 мм. Насадные трубы возводят непосредственно над печами (см. рис. 12.1). Коренные трубы сооружают относительно редко на самостоятельных фундаментах.

При массовом строительстве обычно используют типовые печи, заранее разработанные для сжигания определенного вида топлива, причем печи могут быть рассчитаны на

периодическую топку, на непрерывное или затяжное горение топлива. Конструкции таких печей имеют теплотехнические характеристики, полученные на основе лабораторных испытаний

Газовое отопление

Общие сведения

Из всех видов топлива газ — экологически наиболее чистое, так как при правильной организации процесса его сжигания содержание вредных веществ (канцерогенов, окислов азота, оксида углерода) в продуктах сгорания минимально. Около 30% потребляемого в СССР газа расходуется на нужды теплоснабжения. Использование газа экономически выгодно, что обусловлено повышением КПД агрегатов и сокращением расхода топлива, более легким регулированием температурных полей и состава газовой среды в рабочем пространстве отопительных установок. Значительно упрощается и эксплуатация агрегатов.

В россии используют природные и сжиженные газы. Природные газы состоят в основном из метана, других угле­водородов метанового ряда, а также небольшого количества азота и диоксида углерода (углекислого газа). Низшая теплота сгорания сухих природных газов Q£=36 000— 40000 кДж/м³, плотность р=0,73—1,0 кг/м³. Сжиженные углеводородные газы (СУГ), которые получают на специальных заводах в результате переработки нефти и природ­ных газов, состоят из пропана и бутанов. Хранят и транспортируют пропан-бутаны на большие расстояния в сжи­женном виде, а перед использованием жидкий газ испаряют. Низшая теплота сгорания паров СУГ (смесь 50% пропана и 50% бутанов) примерно 110000 кДж/м³, а плотность 2,35 кг/м³.

Газовое топливо имеет два основных недостатка — взрывоопасность газовоздушных смесей и токсичность самого газа (особенно продуктов его неполного сгорания), в связи с чем необходимо предусматривать систему безопасности, а также предъявлять повышенные требования при экс­плуатации установок газового отопления.

Для отопления газ используют в различных установках: обычных или специальных котлах, комнатных печах, приборах квартирного или местного отопления, в газовых отопительно-вентиляционных агрегатах. Под термином «газовое отопление» понимают системы отопления:

1) с комнатными печами, работающими на газе;

2) с газовыми водонагревателями;

3) с газовыми нетеплоемкими отопительными приборами;

4) с газовоздушными теплообменниками;

5) с газовоздушными излучателями;

6) с газовыми горелками инфракрасного излучения. Первый и третий виды систем газового отопления местные, остальные могут устраиваться как центральными, так и местными.

Газовые отопительные печи

Газовые печи наиболее экономичны среди других видов печей (их КПД примерно в 1,3 раза выше КПД печей на твердом топливе), работа их может быть полностью автоматизирована Сейчас в стране около 2 млн. отопи­тельных печей, работающих на газе.

В теплоемкой печи АКХ-14 (рис. 13.1) стенки топлив­ника при установке горелок непрерывного действия вы­кладывают из глиняного кирпича, горелок периодического действия — из огнеупорного. В верхней части топливника устанавливают решетку из огнеупорного кирпича. Из­лучение от нее дополнительно нагревает стены топливника, что способствует более равномерному нагреванию помещения по высоте

Рис. 13.2. Отопительная печь заводского изготовления АКХ-СМ-1

I -в корпуо печи; 2 - поддувало; 3 — горелка; 4 — выходной патрубок; 5 — шлаковата; 6 — заслонка; 7 — крышка;

8 — муфта; 9 — металлическая полая камера; 10 — съемная оправа; 11 —. стекло; 12 — терморегулятор

Каналы печи выкладывают из кирпича в три яруса для развития тепловоспринимающей поверхности на коротком пути движения продуктов сгорания газа. В центре восхо­дящих потоков горючих газов расположены один над другим три ряда рассекателей, которые направляют продукты сгорания к боковым стенам печи. Печь сверху дополняют тягопрерывателем, который предохраняет ее от избыточ­ной и обратной тяги, что важно для устойчивой работы горелки (показан на рис. 13.3). Кроме того, через тягопре-рыватель осуществляется постоянное вентилирование верхней зоны помещения.

Тепловая мощность печи АКХ-14 при двух топках в сутки (продолжительностью не более 2 ч подряд) состав­ляет 2600 Вт, КПД достигает 90%. При работе с горелками непрерывного действия теплоотдача печи увеличивается на 30%. Недостатком печи является ее кустарное изготовление.

Печь АКХ-СМ-1 (рис. 13.2) тепловой мощностью 2000 Вт сконструирована для заводского изготовления и рассчитана на непрерывную топку. Ее доставляют в готовом виде и устраивают без фундамента. Топливник печи не футеруют огнеупорным кирпичом, так как его внутренняя поверхность нагревается не выше 250 °С. В нижней зоне печи устанавливают горелку и металлический патрубок для подачи воздуха в топливник. Для наблюдения за горением в нижней части печи расположено смотровое окно.

Разработана также печь АКХ-СМ-2 большей мощности (4300 Вт), диаметром 693 мм и высотой 2000 мм, которая по конструкции принципиально не отличается от печи АКХ-СМ-1.

В печах АКХ устанавливают горелочное устройство, главные элементы которого — основная и запальная горелки и автоматика безопасности. Основная горелка — эжекционная, первичный воздух (50% необходимого для полного сжигания) проходит в горелку, остальная часть воздуха подмешивается к пламени непосредственно в топке. Подача газа на запальную горелку начинается при нажатии пусковой кнопки автоматики безопасности. Ав­томатика безопасности предназначена для прекращения подачи газа на основную и запальную горелки в следую­щих случаях: при отсутствии тяги в дымоходе печи, погасании пламени на запальной горелке, падении давления газа перед горелкой ниже допустимого предела (последнее может привести к проскоку пламени внутрь горелки или погасанию его).

Газовые водонагреватели

При неплотной застройке жилых районов одно-двух­этажными зданиями применяют системы квартирного отопления Источником теплоты в квартирной си­стеме водяного отопления может быть газовый водонагреватель.

Автоматический газовый водонагреватель АГВ-80 (вместимость бака 80 л, тепловая мощность 7 кВт, КПД не 'менее 81%) используют для отопления помещений площадью 50—60 м². Водонагреватель (рис. 13.3) состоит из внешнего цилиндра (кожуха), внутреннего бака из сталь­ного оцинкованного листа толщиной 3 мм, основной и запальной газовых горелок и газоотводящего устройства. В центре бака расположена теплообменная жаровая труба. Холодная вода поступает в бак внизу и, постепенно нагреваясь, поднимается к выходному патрубку в верхней его части. В нижней части аппарата расположены основная и запальная горелки. Основная горелка — эжекционная, где происходит частичное предварительное смешивание газа с воздухом. Первичный воздух (в количестве 55% теоретически необходимого для полного сжигания) поступает из помещения в горелку, эжектируясь струей газа. Газовоздушная смесь, выходя из огневых отверстий чугунной головки горелки, поджигается пламенем запальной горелки. Вторичный воздух поступает к пламени уже в самой топке.

При работе основной горелки вода нагревается до требуемой температуры (80—90 °С), после чего терморе­гулятор автоматически прекращает доступ газа к основной горелке. Запальная горелка работает постоянно, и при понижении температуры воды воспламеняет газовоздушную смесь, вновь выходящую из основной горелки. Подача газа в аппарат автоматически прекращается при недопустимом снижении давления газа, а также при уменьшении разре­жения в дымоходе.

В АГВ-120 (вместимость бака 120 л, тепловая мощность 14 кВт) нижнее днище образует водяную рубашку, которая повышает КПД аппарата на 5% и одновременно снижает температуру нижней части кожуха.

Для водяного отопления используют также комбиниро­ванные аппараты с водяным контуром типа АКГВ с двумя

 

Рис. 18.8. Автоматический газовый емкостный водонагреватель АГВ-80М

пегулятор первичного воздуха основной горелки; 2 электромагнитный

клапан; 3 — газовый фильтр; 4 -термометр; 5 — тягопр—

• основная горелка

7 резервуар; 8. жаровая труба; 9 терморегулятс ляция; — запальная горелка; 12  термопара; 13 •-

отдельными теплообменниками для горячего водоснабжения и отопления.

Применяют также специальные отопительные газовые аппараты с водяным контуром типа АОГВ, предназначенные для работы на природном и сжиженном газе.

Отопительный аппарат АОГВ-6 разработан на базе АГВ-80 тепловой мощностью 6 кВт с измененной конструкцией теплообменника. Аппарат выполнен в виде прямо­угольной тумбы длиной 415, шириной 380, высотой 800 мм.

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ОТОПЛЕНИЕ

Общие сведения

При электрическом отоплении получение теплоты связано с преобразованием электрической энергии. По способу получения теплоты электрическое отопление может быть с прямым преобразованием электрической энергии в тепловую и с трансформацией электричества в теплоту в тепловых насосах.

Системы электрического отопления подразделяются на местные, когда электроэнергия преобразуется в тепловую в обогреваемых помещениях или в непосредственной близости от них, и центральные с электрокотлами.

По степени использования электроэнергии для отопления различают системы с полным покрытием отопительной нагрузки и с частичным ее покрытием в качестве как фоновой (базисной), так и догревающей частей системы.

Системы электрического отопления могут работать по свободному и вынужденному (например, только ночью) графикам.

Достоинствами систем электрического отопления являются высокие гигиенические показатели, малый расход металла, простота монтажа при сравнительно небольших капитальных вложениях, управляемость в широких пределах с автоматизацией регулирования. Возможность гиб­кого управления процессом получения теплоты позволяет создавать системы отопления, быстро реагирующие на изменение теплопотребности помещений.

Высокая транспортабельность создает условия для использования электрической энергии в системах отопления зданий и сооружений в отдаленных районах, не имеющих других источников теплоты, а отсутствие продуктов сгорания — в экологически чистых зонах.

К недостаткам электрического отопления относят высокую температуру греющих элементов, повышенную пожарную опасность. Распространение электрического отопления в стране сдерживается неэкономичным использованием топлива, а также ограниченным уровнем выработки электроэнергии. Отпускная стоимость энергии высокая из-за значительных капитальных вложений в электростанции и линии передач, потерь при транспортировании.

Полное электроотопление зданий требует значительного расхода электроэнергии. Годовой расход электроэнергии для отопления 100 м² площади гражданского здания колеблется от 35 на юге страны до 125 ГДж на севере.

Для уменьшения расхода топлива целесообразно применять отопительные установки с использованием тепловых насосов. Так, если принять расход топлива на ТЭЦ мощностью 150 МВт за единицу, то на тепловых станциях расходуется топлива: районных—1,25, домовых—1,42; для электрического отопления с приборами прямого преобразования в теплоту требуется затратить топлива 1,6— 2,3, а при электрическом отоплении с тепловыми насосами — всего 1,08.

Целесообразность применения электрического отопления в конкретном случае определяют путем сравнения технико-экономических показателей различных вариантов отопления здания. При сравнении исходят из стоимости топлива или электроэнергии с учетом их транспортирования и потерь при этом, коэффициента использования топлива, стоимости сооружения и эксплуатации систем отопления и теплоснабжения. Принимают также во внимание возможность регулирования теплоотдачи приборов и понижения температуры помещения в нерабочее время. Оценивают улучшение социально-гигиенических условий при применении электроотопления.

В современных условиях применение электрического отопления экономически целесообразно в районах расположения крупных гидростанций, а также при отсутствии местного топлива (отдаленные районы Восточной Сибири, Крайнего Севера). В будущем следует ожидать использования электроэнергии для отопления рассредоточенных потребителей сельских районов страны.

Рис.14.6.Электрорадиатор панельного типа

1— герметичный корпус, заполненный маслом; 2 — регулятор температуры; 3 — шнур питания; 4 — ТЭН

Электроконвектор мощностью 0,75—1,25 кВт представляет собой корпус, внутри которого расположены нагревательные элементы — спираль из сплава высокого сопротивления (как правило, нихрома) или трубчатый электронагреватель. Температура открытой спирали 600—900 °С, трубчатого нагревателя — 450—500 °С. Температура выходящего из конвектора воздуха не превышает температуры окружающего воздуха более чем на 85 °С. Новые конструкции конвекторов оснащают терморегуляторами.

Электротепловентилятор — отопительный прибор с теплоотдачей при вынужденной конвекции, создаваемой встроенным вентилятором

 

 

Тепловая обстановка и условия комфортности для человека в помещении

 

Основное требование к микроклимату — поддержание условий, благоприятных для находящихся в помещении людей. В организме человека постоянно вырабатывается теплота, которая должна быть отдана окружающей среде. Поддержание постоянной температуры организма около 36,6 °С обеспечивается физиологической системой терморегуляции, которая нормально функционирует при этой температуре. Напряжение системы терморегуляции сказывается на самочувствии и работоспособности человека.

Если теплопродукция и потери теплоты человеком не сбалансированы, то наблюдаются накопление или дефицит теплоты, приводящие к перегреванию или переохлаждению организма. Система терморегуляции человека позволяет в определенных пределах обеспечивать баланс теплоты, но ее возможности довольно ограниченны.

Отдача теплоты с поверхности тела человека происходит излучением (окружающим поверхностям помещения), конвекцией (воздуху) и в результате затрат теплоты на испарение влаги (пота) и при дыхании. При обычных условиях в спокойном состоянии человек приблизительно половину теплоты теряет излучением, четверть — конвекцией и четверть — испарением. При тяжелой работе основная доля теряемой теплоты приходится на испарение влаги.

Интенсивность теплоотдачи человеком зависит от тепловой обстановки в помещении, которая характеризуется температурой воздуха t_в, радиационными условиями (радиационной температурой t_R и температурой τ_п), размерами и расположением нагретых и охлажденных поверхностей, а также подвижностью V_в и относительной влажностью _в воздуха.

Комфортными считаются такие сочетания (зона комфорта) этих показателей микроклимата, при которых сохраняется тепловое равновесие в организме человека и отсутствует напряжение в его системе терморегуляции. Они могут быть оптимальными и допустимыми. Допустимыми являются такие метеорологические условия, при которых возникает некоторая напряженность процесса терморегуляции и имеет место небольшая (допустимая) дискомфортность для человека тепловой обстановки в помещении

Температурную обстановку в помещении можно определить двумя условиями комфортности.

Первое условие комфортности температурной обстановки устанавливает зону сочетаний t_B и t_R, при которых человек, находясь в середине помещения (обслуживаемой зоны), не испытывает чувства перегревания или переохлаждения.

Для холодного периода года первое условие записывают в виде

t_R=1,57 t_П(И)-0,57 t_В±1,5

где t_П(И) – нормируемое значение t_П, соответствующее комфортным условиям при разной интенсивности (И) выполняемой физической работы. При спокойном состоянии человека t_П(И) равно около 23⁰С; для помещений, где человек выполняет легкую работу – 21, работу средней тяжести – 18,5 и тяжелую работу – 16⁰С.

Данное уравнение определяет среднюю температурную обстановку в помещении. С его помощью можно, например, определить какая должна быть температура воздуха, если известны радиационная температура и назначение помещения.

Заметная разница между t_B и t_R возникает при панельном (лучистом) или воздушном (конвективном) отоплении, а также при сильно развитых холодных поверхностях наружных ограждений в помещении (две и более наружные поверхности). В остальных случаях можно считать, что t