Kalkulator mocy cieplnej systemu grzewczego. Moc cieplna prądu elektrycznego i jej praktyczne zastosowanie

Powodem nagrzewania się przewodnika jest to, że energia poruszających się w nim elektronów (innymi słowy energia prądu) zamieniana jest na energię typu ciepłego, czyli Q, gdy cząstki zderzają się z jonami pierwiastek molekularny z rzędu, tak powstaje pojęcie „energii cieplnej”.

Pracę prądu mierzy się za pomocą międzynarodowego układu jednostek SI, stosując do niego dżule (J), zdefiniowane jako „wat” (W). Odbiegając od systemu w praktyce, mogą również korzystać z pozasystemowych jednostek mierzących pracę prądu. Wśród nich są watogodziny (W × h), kilowatogodziny (w skrócie kW × h). Na przykład 1 Wh oznacza pracę prądu o określonej mocy 1 wata i czasie trwania jednej godziny.

Jeśli elektrony poruszają się wzdłuż nieruchomego przewodnika metalowego, w tym przypadku cała użyteczna praca generowanego prądu jest rozprowadzana w celu ogrzania metalowej struktury i, na podstawie przepisów prawa zachowania energii, można to opisać wzorem Q =A=IUt=I 2 Rt=(U 2 / R)*t. Takie stosunki dokładnie wyrażają dobrze znane prawo Joule-Lenza. Historycznie po raz pierwszy ustalił go empirycznie naukowiec D. Joule w połowie XIX wieku, a jednocześnie, niezależnie od niego, inny naukowiec - E. Lenz. Energia cieplna znalazła praktyczne zastosowanie w projektowaniu technicznym od czasu wynalezienia w 1873 r. przez rosyjskiego inżyniera A. Ladygina zwykłej żarówki.

Moc cieplna prądu jest wykorzystywana w wielu urządzeniach elektrycznych i instalacjach przemysłowych, a mianowicie w piecach elektrycznych typu grzewczego, elektrycznym sprzęcie spawalniczym i inwentaryzacyjnym, bardzo powszechne są urządzenia gospodarstwa domowego z efektem ogrzewania elektrycznego - kotły, lutownice, czajniki, żelazka.

Efekt termiczny znajduje również zastosowanie w przemyśle spożywczym. Przy dużym udziale użytkowania wykorzystywana jest możliwość ogrzewania elektrokontaktowego, co gwarantuje moc cieplną. Jest to spowodowane tym, że prąd i jego moc cieplna, oddziałując na produkt spożywczy, który ma pewien stopień oporu, powoduje w nim równomierne nagrzewanie. Możesz podać przykład produkcji kiełbasy: za pomocą specjalnego dozownika pokrojone mięso wchodzi do metalowych form, których ściany służą jednocześnie jako elektrody. Tutaj zapewniona jest stała równomierność grzania na całej powierzchni i objętości produktu, utrzymywana jest nastawiona temperatura, utrzymywana jest optymalna wartość biologiczna produktu spożywczego wraz z tymi czynnikami, pozostaje czas pracy technologicznej i zużycie energii najmniejszy.

Specyficzny prąd cieplny (ω), innymi słowy - jaki jest uwalniany na jednostkę objętości przez określoną jednostkę czasu, oblicza się w następujący sposób. Elementarna objętość cylindryczna przewodnika (dV), o przekroju poprzecznym przewodnika dS, długości dl, równoległości i rezystancji to równania R=p(dl/dS), dV=dSdl.

Zgodnie z definicjami prawa Joule-Lenza, przez wyznaczony czas (dt) w pobranej przez nas objętości, poziom ciepła równy dQ=I 2 Rdt=p(dl/dS)(jdS) 2 dt=pj 2 DVD ukaże się. W tym przypadku ω=(dQ)/(dVdt)=pj 2 i stosując tutaj prawo Ohma do ustalenia gęstości prądu j=γE i zależności p=1/γ, od razu otrzymujemy wyrażenie ω=jE= γE 2 To właśnie w postaci różniczkowej daje pojęcie prawa Joule-Lenza.

gdzie - szacunkowe straty ciepła budynku, kW;

- współczynnik uwzględniający dopływ ciepła zainstalowanych urządzeń grzewczych z tytułu zaokrągleń ponad wartość obliczoną, przyjęty zgodnie z tabelą. jeden.

Tabela 1

- współczynnik uwzględniający dodatkowe straty ciepła przez urządzenia grzewcze umieszczone przy ogrodzeniach zewnętrznych w przypadku braku osłon termicznych, przyjęty zgodnie z tabelą. 2.

Tabela 2

- straty ciepła, kW, rurociągi przechodzące w nieogrzewanych pomieszczeniach;

- przepływ ciepła, kW, regularnie dostarczanego z oświetlenia, urządzeń i ludzi, co należy uwzględnić w całości dla systemu grzewczego budynku. Do żniwnych domów należy wziąć pod uwagę w wysokości 0,01 kW na 1 m ”całkowitej powierzchni.

Przy obliczaniu mocy cieplnej systemów grzewczych dla budynków przemysłowych należy dodatkowo uwzględnić zużycie ciepła na materiały grzewcze, urządzenia i pojazdy.

2. Szacowane straty ciepła , kW, należy obliczyć według wzoru:

(2)

gdzie: - przepływ ciepła, kW, przez otaczające konstrukcje;

- straty ciepła, kW, do ogrzewania powietrza wentylacyjnego.

Wielkie ilości oraz obliczona dla każdego ogrzewanego pomieszczenia.

3. Przepływ ciepła , kW, oblicza się dla każdego elementu przegród zewnętrznych budynku według wzoru:

(3)

gdzie A jest szacowaną powierzchnią przegród budowlanych, m 2;

R to opór przenikania ciepła przez przegrodę budynku. m 2 °C / W, które należy określić zgodnie z SNiP II-3-79 ** (z wyjątkiem podłóg na ziemi), z uwzględnieniem ustalonych norm dotyczących minimalnej odporności termicznej ogrodzeń. W przypadku podłóg na gruncie oraz ścian położonych poniżej poziomu gruntu opór na przenikanie ciepła należy określać w strefach o szerokości 2 m, równoległych do ścian zewnętrznych, według wzoru:

(4)

gdzie - opory przenikania ciepła, m 2 ° C / W, przyjęta równa 2,1 dla strefy I, 4,3 dla drugiej, 8,6 dla trzeciej strefy i 14,2 dla pozostałej powierzchni podłogi;

- grubość warstwy izolacyjnej, m, uwzględniona przy współczynniku przewodności cieplnej izolacji <1,2Вт/м 2 °С;

- temperatura projektowa powietrza wewnętrznego, °C, przyjęta zgodnie z wymaganiami norm projektowych dla budynków o różnym przeznaczeniu, z uwzględnieniem jej wzrostu w zależności od wysokości pomieszczenia;

- obliczona temperatura powietrza na zewnątrz, °C, obliczona zgodnie z dodatkiem 8, lub temperatura powietrza w sąsiednim pomieszczeniu, jeżeli jego temperatura różni się o więcej niż 3 °C od temperatury pomieszczenia, dla którego oblicza się straty ciepła;

- współczynnik przyjmowany w zależności od położenia zewnętrznej powierzchni przegród zewnętrznych budynku w stosunku do powietrza zewnętrznego i wyznaczany wg SNNP P-3-79 **

- dodatkowe straty ciepła w udziałach strat głównych, z uwzględnieniem:

a) do zewnętrznych ogrodzeń pionowych i pochyłych zorientowanych na kierunki, z których w styczniu wieje wiatr z prędkością przekraczającą 4,5 m/s z częstotliwością co najmniej 15% wg SNiP 2.01.01-82, w ilości 0,05 przy wietrze prędkość do 5 m/s i w ilości 0,10 przy prędkości 5 m/s lub większej; w typowym projekcie należy uwzględnić dodatkowe straty w wysokości 0,05 dla wszystkich lokali;

b) dla zewnętrznych ogrodzeń pionowych i skośnych budynków wielokondygnacyjnych w ilości 0,20 dla I i II piętra; 0,15 - za trzeci; 0,10 - dla czwartego piętra budynku o 16 lub więcej piętrach; dla budynków 10-15 kondygnacyjnych należy uwzględnić dodatkowe straty w wysokości 0,10 dla pierwszego i drugiego piętra oraz 0,05 dla trzeciego piętra.

4. Strata ciepła , kW, obliczane są dla każdego ogrzewanego pomieszczenia z jednym lub kilkoma oknami lub drzwiami balkonowymi w ścianach zewnętrznych, w oparciu o konieczność zapewnienia ogrzewania powietrza zewnętrznego nagrzewnicami w ilości jednorazowej wymiany powietrza na godzinę według wzoru:

gdzie - powierzchnia pokoju, m 2;

- wysokość pomieszczenia od podłogi do sufitu, m, ale nie więcej niż 3,5.

Pomieszczenia, z których zorganizowana jest wentylacja wywiewna o objętości wywiewu przekraczającej jednorazową wymianę powietrza na godzinę, z reguły powinny być projektowane z wentylacją nawiewną powietrzem ogrzanym. W uzasadnionych przypadkach dopuszcza się ogrzewanie powietrza zewnętrznego urządzeniami grzewczymi w wydzielonych pomieszczeniach o ilości powietrza wentylacyjnego nie przekraczającej dwóch wymian na godzinę.

W pomieszczeniach, dla których normy projektowe budynków ustalają objętość wywiewu mniejszą niż pojedyncza wymiana powietrza na godzinę, wartość należy obliczać jako zużycie ciepła na ogrzanie powietrza w objętości znormalizowanej wymiany powietrza od temperatury do temperatury °C.

Strata ciepła kW, do ogrzewania powietrza zewnętrznego, które wchodzi do holi wejściowych (hali) i klatek schodowych przez drzwi zewnętrzne otwierane w okresie zimowym w przypadku braku kurtyn powietrzno-termicznych należy obliczyć ze wzoru:

gdzie

- wysokość budynku, m:

P to liczba osób w budynku;

B - współczynnik uwzględniający liczbę przedsionków wejściowych. Z jednym przedsionkiem (dwoje drzwi) w - 1,0; z dwoma przedsionkami (trzy drzwi) v = 0,6.

Obliczenie ciepła do ogrzewania powietrza zewnętrznego przenikającego przez drzwi ogrzewanych klatek schodowych bezdymnych z wyjściami z podłogi na loggię należy przeprowadzić według wzoru (6) w

, biorąc za każde piętro wartość

, inna odległość, m. od środka drzwi obliczonej podłogi do sufitu klatki schodowej.

Przy obliczaniu strat ciepła holi wejściowych, klatek schodowych i warsztatów z kurtynami powietrzno-termicznymi: pomieszczeń wyposażonych w wentylację wymuszoną z nadciśnieniem powietrza pracującym w sposób ciągły w godzinach pracy, a także przy obliczaniu strat ciepła przez drzwi i bramy zewnętrzne letnie i awaryjne, wartość nie należy brać pod uwagę.

Strata ciepła , kW, dla ogrzewania powietrza wlatującego przez bramy zewnętrzne niewyposażone w kurtyny powietrzno-termiczne, należy obliczyć biorąc pod uwagę prędkość wiatru, przyjętą zgodnie z obowiązkowym Załącznikiem 8, oraz czas otwarcia bramy.

Obliczanie strat ocieplenia: nie jest wymagane ogrzewanie powietrza przenikającego przez nieszczelności konstrukcji otaczających.

5. Strata ciepła , kW, rurociągi przechodzące w nieogrzewanych pomieszczeniach należy określić według wzoru:

(7)

gdzie: - długości odcinków rurociągów izolowanych cieplnie o różnych średnicach ułożonych w pomieszczeniach nieogrzewanych;

- znormalizowana liniowa gęstość strumienia ciepła rurociągu z izolacją cieplną, przyjęta zgodnie z punktem 3.23. Jednocześnie grubość warstwy termoizolacyjnej , m rurociągów powinno. obliczone według wzorów:

(8)

gdzie - wymiar zewnętrzny rurociągu, m;

- przewodność cieplna warstwy termoizolacyjnej, W/(m°C);

- średnia różnica temperatur pomiędzy chłodziwem a powietrzem otoczenia dla sezonu grzewczego.

6. Wartość szacunkowego rocznego zużycia ciepła przez system grzewczy budynku

, GJ. należy obliczyć według wzoru:

gdzie - liczba stopniodni okresu grzewczego, przyjęta zgodnie z Załącznikiem 8;

a - współczynnik równy 0,8. co należy wziąć pod uwagę, jeśli instalacja grzewcza jest wyposażona w urządzenia do automatycznego zmniejszania mocy cieplnej poza godzinami pracy;

- współczynnik inny niż 0,9, który należy wziąć pod uwagę, jeśli ponad 75% urządzeń grzewczych jest wyposażonych w automatyczne regulatory temperatury;

Z - współczynnik inny niż 0,95, który należy wziąć pod uwagę, jeśli na wejściu abonenta systemu grzewczego są zainstalowane automatyczne urządzenia sterujące skierowane do przodu.

7. Wartości mocy cieplnej określone na podstawie obliczeń i maksymalne roczne zużycie ciepła

, o którym mowa w 1 m 2 całkowitej (dla budynków mieszkalnych) lub użytkowej (dla budynków użyteczności publicznej) powierzchni, nie powinna przekraczać regulacyjnych wartości kontrolnych podanych w obowiązkowym Załączniku 25.

8. Zużycie chłodziwa ,.kg/h. a system grzewczy powinien być określony wzorem:

(11)

gdzie Z - właściwa pojemność cieplna wody, pobrana równa 4,2 kJ / (kg 0 С);

- różnica temperatur. °C, chłodziwo na wlocie i wylocie układu;

- moc cieplna systemu, kW. określone wzorem (1) z uwzględnieniem emisji ciepła z gospodarstw domowych .

9. Szacunkowa moc cieplna

, kW, każdy grzejnik powinien być określony wzorem:

gdzie

należy obliczyć zgodnie z 2-4 tego dodatku;

- straty ciepła, kW, przez ściany wewnętrzne oddzielające pomieszczenie, dla którego moc grzewcza nagrzewnicy jest liczona od sąsiedniego pomieszczenia, w którym podczas regulacji możliwe jest obniżenie temperatury pracy. wartość

należy brać pod uwagę tylko przy obliczaniu mocy cieplnej urządzeń grzewczych, na połączeniach, do których zaprojektowane są automatyczne regulatory temperatury. Jednocześnie należy obliczyć straty ciepła dla każdego pomieszczenia.

tylko przez jedną ścianę wewnętrzną przy różnicy temperatur między pomieszczeniami wewnętrznymi 8 0 С;

- Przepływ ciepła. kW, z nieizolowanych rurociągów grzewczych ułożonych w pomieszczeniach;

- strumień ciepła, kW, regularnie dostarczany do pomieszczeń z urządzeń elektrycznych, oświetlenia, urządzeń procesowych, komunikacji, materiałów i innych źródeł. Przy obliczaniu mocy cieplnej urządzeń grzewczych w budynkach mieszkalnych, użyteczności publicznej i administracyjnych wartość

nie należy brać pod uwagę.

Wielkość wydzielanego ciepła domowego jest brana pod uwagę dla całego budynku przy obliczaniu mocy cieplnej systemu grzewczego i całkowitego przepływu chłodziwa.

2.3. SPECYFICZNE CHARAKTERYSTYKI TERMICZNE

Całkowite straty ciepła budynku Q zd przypisuje się zwykle 1 m3 jego objętości zewnętrznej i 1°C obliczonej różnicy temperatur. Wynikowy wskaźnik q 0, W / (m 3 K) nazywany jest specyficzną charakterystyką cieplną budynku:

(2.11)

gdzie V n - objętość ogrzewanej części budynku zgodnie z pomiarem zewnętrznym, m 3;

(t in -t n.5) - szacunkowa różnica temperatur dla głównych pomieszczeń budynku.

Specyficzna charakterystyka cieplna, obliczona po obliczeniu strat ciepła, służy do oceny termicznej rozwiązań projektowych i planistycznych budynku, porównując ją z wartościami średnimi dla podobnych budynków. W przypadku budynków mieszkalnych i użyteczności publicznej wycenę przeprowadza się według zużycia ciepła odniesionego do I m 2 całkowitej powierzchni.

O wartości określonej charakterystyki termicznej decyduje przede wszystkim wielkość otworów świetlnych w stosunku do całkowitej powierzchni ogrodzeń zewnętrznych, gdyż współczynnik przenikania ciepła wypełnienia otworów świetlnych jest znacznie wyższy niż współczynnik przenikania ciepła innych ogrodzenia. Dodatkowo zależy to od kubatury i kształtu budynków. Budynki o małej kubaturze mają podwyższoną charakterystykę, a także wąskie budynki o złożonej konfiguracji z powiększonym obwodem.

Zmniejszone straty ciepła, a co za tym idzie charakterystyka cieplna to budynki o kształcie zbliżonym do sześcianu. Straty ciepła z kulistych struktur o tej samej objętości są jeszcze mniejsze dzięki zmniejszeniu pola powierzchni zewnętrznej.

Specyficzna charakterystyka cieplna zależy również od powierzchni konstrukcyjnej budynku ze względu na zmiany właściwości osłony termicznej ogrodzenia. W regionach północnych, przy względnym spadku współczynnika przenikania ciepła ogrodzeń, liczba ta jest niższa niż w południowych.

Wartości poszczególnych charakterystyk cieplnych podane są w literaturze przedmiotu.

Stosując go, określ straty ciepła budynku zgodnie z zagregowanymi wskaźnikami:

gdzie β t jest współczynnikiem korygującym, który uwzględnia zmianę określonej charakterystyki termicznej, gdy rzeczywista obliczona różnica temperatur odbiega od 48 °:

(2.13)

Takie obliczenia strat ciepła pozwalają określić przybliżone zapotrzebowanie na energię cieplną w długofalowym planowaniu sieci i stacji cieplnych.

3.1 KLASYFIKACJA SYSTEMÓW GRZEWCZYCH

Instalacje grzewcze są projektowane i montowane podczas budowy budynku, łącząc ich elementy z konstrukcją budynku i układem pomieszczeń. Dlatego ogrzewanie uważane jest za gałąź sprzętu budowlanego. Wówczas instalacje grzewcze pracują przez cały okres eksploatacji konstrukcji, będąc jednym z rodzajów wyposażenia inżynierskiego budynków. Na instalacje grzewcze nakładane są następujące wymagania:

1 - sanitarno-higieniczny: utrzymanie jednolitej temperatury pomieszczeń; ograniczenie temperatury powierzchni urządzeń grzewczych, możliwość ich czyszczenia.

2 - ekonomiczne: niskie nakłady inwestycyjne i koszty eksploatacji oraz niskie zużycie metalu.

3 - architektoniczno-budowlane: zgodność z układem pomieszczeń, zwartość, koordynacja z obiektami budowlanymi, koordynacja z czasem budowy budynków.

4 - produkcja i montaż: mechanizacja produkcji części i zespołów, minimalna liczba elementów, zmniejszenie kosztów pracy i zwiększenie wydajności podczas montażu.

5 - operacyjne: niezawodność i trwałość, prostota i wygoda zarządzania i naprawy, cisza i bezpieczeństwo obsługi.

Każde z tych wymagań należy wziąć pod uwagę przy wyborze instalacji grzewczej. Jednak wymagania sanitarno-higieniczne i operacyjne są uważane za podstawowe. Instalacja musi być w stanie przekazać do pomieszczenia ilość ciepła, która zmienia się zgodnie ze stratami ciepła.

System grzewczy - zestaw elementów konstrukcyjnych zaprojektowanych do odbioru, przekazywania i przekazywania wymaganej ilości energii cieplnej do wszystkich ogrzewanych pomieszczeń.

System grzewczy składa się z następujących głównych elementów konstrukcyjnych (rys. 3.1).

Ryż. 3.1. Schemat ideowy instalacji grzewczej

1- wymiennik ciepła; 2 i 4 - rury ciepła zasilającego i powrotnego; 3-grzałka.

wymiennik ciepła 1 do pozyskiwania energii cieplnej poprzez spalanie paliwa lub z innego źródła; urządzenia grzewcze 3 do przenoszenia ciepła do pomieszczenia; rury cieplne 2 i 4 - sieć rur lub kanałów do przenoszenia ciepła z wymiennika ciepła do grzejników. Przenoszenie ciepła odbywa się za pomocą nośnika ciepła - ciekłego (woda) lub gazowego (para, powietrze, gaz).

1. W zależności od rodzaju systemu dzielą się na:

Woda;

Parowy;

Powietrze lub gaz;

Elektryczny.

2. W zależności od lokalizacji źródła ciepła i ogrzewanego pomieszczenia:

Lokalny;

Centralny;

Scentralizowany.

3. Zgodnie z metodą obiegu:

Z naturalnym obiegiem;

Z cyrkulacją mechaniczną.

4. Woda zgodnie z parametrami chłodziwa:

Niska temperatura TI ≤ 105°C;

Wysoka temperatura Tl>l05 0 C .

5. Woda i para w kierunku ruchu chłodziwa w sieci:

ślepe zaułki;

Z ruchem mijania.

6. Woda i para zgodnie ze schematem podłączenia urządzeń grzewczych z rurami:

Pojedyncza rura;

Dwururowy.

7. Woda w miejscu ułożenia linii zasilającej i powrotnej:

Z górnym okablowaniem;

Z dolnym okablowaniem;

Odwrócony obieg.

8. Para pod ciśnieniem pary:

Para próżniowa R a<0.1 МПа;

Niskie ciśnienie Pa =0,1 - 0,47 MPa;

Wysokie ciśnienie Pa > 0,47 MPa.

3.2. Nośniki ciepła

Nośnikiem ciepła dla systemu grzewczego może być dowolny czynnik, który ma dobrą zdolność akumulacji energii cieplnej i zmiany właściwości cieplnych, jest mobilny, tani, nie pogarsza warunków sanitarnych w pomieszczeniu i pozwala kontrolować wydzielanie ciepła, m.in. automatycznie. Ponadto chłodziwo musi przyczyniać się do spełnienia wymagań dotyczących systemów grzewczych.

Najszerzej stosowane w systemach grzewczych są woda, para wodna i powietrze, ponieważ te nośniki ciepła w największym stopniu spełniają powyższe wymagania. Rozważ podstawowe właściwości fizyczne każdego z chłodziw, które wpływają na projekt i działanie systemu grzewczego.

Nieruchomości woda: duża pojemność cieplna, duża gęstość, nieściśliwość, rozszerzalność przy ogrzewaniu przy malejącej gęstości, wzrost temperatury wrzenia wraz ze wzrostem ciśnienia, wydzielanie zaabsorbowanych gazów wraz ze wzrostem temperatury i spadkiem ciśnienia.

Nieruchomości para: niska gęstość, wysoka ruchliwość, wysoka entalpia ze względu na utajone ciepło przemian fazowych (tabela 3.1), wzrost temperatury i gęstości wraz ze wzrostem ciśnienia.

Nieruchomości powietrze: niska pojemność cieplna i gęstość, wysoka ruchliwość, spadek gęstości po podgrzaniu.

Krótki opis parametrów nośników ciepła dla systemu grzewczego podano w tabeli. 3.1.

Tabela 3.1. Parametry głównych chłodziw.

*Ciepło utajone przemian fazowych.

4.1. GŁÓWNE TYPY, CHARAKTERYSTYKA I ZASTOSOWANIE SYSTEMÓW GRZEWCZYCH

Ogrzewanie wodne ze względu na szereg zalet w stosunku do innych systemów jest obecnie najbardziej rozpowszechnione. Aby zrozumieć urządzenie i zasadę działania systemu podgrzewania wody, rozważ schemat systemu pokazany na ryc. 4.1.

Rys. 4.1 Schemat dwururowego systemu podgrzewania wody z górnym okablowaniem i naturalnym obiegiem.

Woda podgrzana w generatorze ciepła K do temperatury T1 wchodzi do rurociągu cieplnego - główny pion I do głównych rurociągów zasilających 2. Przez główne rurociągi zasilające ciepła woda wchodzi do pionów zasilających 9. Następnie przez przewody zasilające 13 gorąca woda dostaje się do urządzeń grzewczych 10 przez ściany, których ciepło jest przekazywane do powietrza w pomieszczeniu. Z podgrzewaczy woda lodowa o temperaturze T2 przez rury powrotne 14, pion powrotny II i powrotne główne rury cieplne 15 powraca do generatora ciepła K, gdzie jest ponownie podgrzewana do temperatury T1, a następnie następuje cyrkulacja w zamkniętym pierścieniu.

System podgrzewania wody jest hydraulicznie zamknięty i posiada określoną wydajność urządzeń grzewczych, ciepłowodów, kształtek tj. stała objętość napełniającej go wody. Gdy temperatura wody wzrasta, rozszerza się ona i w zamkniętym, wypełnionym wodą systemie grzewczym wewnętrzne ciśnienie hydrauliczne może przekroczyć wytrzymałość mechaniczną jej elementów. Aby temu zapobiec, system podgrzewania wody ma zbiornik wyrównawczy 4, zaprojektowany tak, aby pomieścić wzrost objętości wody podczas jej podgrzewania, a także usuwać przez nią powietrze do atmosfery, zarówno podczas napełniania systemu wodą i podczas jego eksploatacji. Aby regulować przenoszenie ciepła przez urządzenia grzewcze, zawory regulacyjne 12 są zainstalowane na połączeniach z nimi.

Przed uruchomieniem każdy system jest napełniany wodą z wodociągu 17 przez przewód powrotny do rury sygnałowej 3 do zbiornika wyrównawczego 4 . Gdy poziom wody w instalacji podniesie się do poziomu rury przelewowej i woda spłynie do zlewu znajdującego się w kotłowni, zawór na rurze sygnalizacyjnej zostaje zamknięty i następuje zatrzymanie napełniania instalacji wodą.

W przypadku niewystarczającego nagrzania urządzeń z powodu zatkania rurociągów lub armatury, a także w przypadku wycieku, wodę z poszczególnych pionów można spuścić bez opróżniania i zatrzymywania pracy innych części systemu. Aby to zrobić, zamknij zawory lub krany 7 na pionach. Z trójnika 8, zainstalowanego w dolnej części pionu, odkręca się korek, a do złączki pionu przymocowany jest elastyczny wąż, przez który woda z rur cieplnych i urządzeń spływa do kanalizacji. Aby woda szybciej spływała, a szkło całkowicie spływało, z górnego trójnika odkręca się korek 8. Przedstawione na ryc. 4.1-4.3 systemy grzewcze nazywane są systemami z naturalnym obiegiem. W nich ruch wody odbywa się pod działaniem różnicy gęstości między wodą lodową za urządzeniami grzewczymi a ciepłą wodą wchodzącą do systemu grzewczego.

Pionowe systemy dwururowe z okablowaniem górnym stosowane są głównie do naturalnej cyrkulacji wody w systemach grzewczych budynków do 3 pięter włącznie. Systemy te, w porównaniu z systemami o niższym rozkładzie linii zasilającej (rys. 4.2), mają wyższe naturalne ciśnienie cyrkulacji, łatwiej jest usunąć powietrze z systemu (poprzez zbiornik wyrównawczy).

Ryż. 7.14. Schemat dwururowego systemu podgrzewania wody z dolnym okablowaniem i naturalnym obiegiem

Kocioł K; 1-główny pion; 2, 3, 5 przewody łączące, przelewowe, sygnalizacyjne zbiornika wyrównawczego; 4 - zbiornik wyrównawczy; 6-linia powietrzna; 7 - kolektor powietrza; 8 - linie zasilające; 9 - zawory sterujące do urządzeń grzewczych; 10 urządzeń grzewczych; 11-odwrócone eyelinery; 12-powrotne piony (woda lodowa); 13-karmiący pion (gorąca woda); 14-trójnik z korkiem spustowym; 15- krany lub zawory na pionach; 16, 17 - główne rurociągi zasilające i powrotne; Zasuwy 18-stopowe lub zasuwy na głównych rurociągach ciepłowniczych do regulacji i odcinania poszczególnych odgałęzień; 19 - zawory powietrzne.

Rys. 4.3 Schemat jednorurowego systemu podgrzewania wody z górnym okablowaniem i naturalnym obiegiem

System dwururowy z dolnym położeniem zarówno sieci zasilającej, jak i naturalnego obiegu (rys. 4.3) ma przewagę nad systemem z górnym okablowaniem: montaż i uruchomienie systemów można przeprowadzić piętro po piętrze w miarę wznoszenia budynku : wygodniej jest obsługiwać system, ponieważ zawory i zawory na pionach zasilających i powrotnych znajdują się poniżej iw jednym miejscu. Dwururowe systemy pionowe z dolnym okablowaniem są stosowane w niskich budynkach z podwójnymi zaworami regulacyjnymi do urządzeń grzewczych, co tłumaczy się wysoką stabilnością hydrauliczną i termiczną w porównaniu z systemami z górnym okablowaniem.

Usuwanie powietrza z tych systemów odbywa się za pomocą zaworów powietrznych 19 (rys. 4.3).

Główną zaletą systemów dwururowych, niezależnie od sposobu cyrkulacji nośnika ciepła, jest doprowadzenie wody o najwyższej temperaturze TI do każdego grzejnika, co zapewnia maksymalną różnicę temperatur TI-T2 i co za tym idzie minimalną powierzchnię obszar urządzeń. Jednak w systemie dwururowym, zwłaszcza z okablowaniem górnym, występuje znaczne zużycie rur, a instalacja jest skomplikowana.

W porównaniu do dwururowych systemów grzewczych, pionowe systemy jednorurowe z sekcjami zamykającymi (rys. 4.3, lewa strona) mają kilka zalet: niższy koszt początkowy, łatwiejszy montaż i krótsze ciepłowody, piękniejszy wygląd. Jeżeli urządzenia znajdujące się w tym samym pomieszczeniu są podłączone zgodnie z obwodem przepływu do pionu po obu stronach, to jedno z nich (prawy pion na ryc. 4.3) jest wyposażone w zawór regulacyjny. Takie systemy są stosowane w niskich budynkach przemysłowych.

Na ryc. 4.5 przedstawia schemat jednorurowych poziomych systemów grzewczych. Ciepła woda w takich systemach wchodzi do urządzeń grzewczych tej samej podłogi z rury grzewczej ułożonej poziomo. Dopasowanie i włączenie poszczególnych urządzeń w układach poziomych z sekcjami wleczonymi (rys. 4.5 b) osiąga się równie łatwo jak w układach pionowych. W układach z przepływem poziomym (rys. 4.5 a, c) regulacja może odbywać się tylko piętro po piętrze, co jest ich istotną wadą.

Ryż. 4.5. Schemat jednorurowych poziomych systemów ogrzewania wodnego

a, c - płynący; b- z sekcjami spływowymi.

Ryż. 4.6 Systemy podgrzewania wody ze sztuczną cyrkulacją

1 - zbiornik wyrównawczy; 2 - sieć lotnicza; 3 - pompa obiegowa; cztery - wymiennik ciepła

Główne zalety jednorurowych systemów poziomych to mniejsze zużycie rur niż w systemach pionowych, możliwość włączania systemu po piętrach oraz standard węzłów. Dodatkowo systemy poziome nie wymagają wybijania otworów w suficie, a ich montaż jest znacznie łatwiejszy w porównaniu z systemami pionowymi. Są dość szeroko stosowane w budynkach przemysłowych i użyteczności publicznej.

Ogólne zalety systemów z naturalną cyrkulacją wody, które w niektórych przypadkach przesądzają o ich wyborze, to względna prostota urządzenia i obsługi; brak pompy i konieczność napędu elektrycznego, bezgłośna praca; porównawcza trwałość przy prawidłowej eksploatacji (do 30-40 lat) i zapewnieniu równomiernej temperatury powietrza w pomieszczeniu w okresie grzewczym. Jednak w systemach podgrzewania wody z naturalną cyrkulacją naturalne ciśnienie jest bardzo wysokie. Dlatego przy dużej długości pierścieni cyrkulacyjnych (>30m), a co za tym idzie, przy znacznych oporach ruchu w nich wody, średnice rurociągów według obliczeń są bardzo duże i system grzewczy nazywa się ekonomicznie nieopłacalne zarówno pod względem kosztów początkowych, jak i eksploatacji.

W związku z powyższym zakres instalacji z naturalnym obiegiem ogranicza się do izolowanych budynków cywilnych, gdzie hałas i wibracje są niedopuszczalne, ogrzewania mieszkań, górnych (technicznych) pięter budynków wysokich.

Systemy grzewcze ze sztucznym obiegiem (ryc. 4.6-4.8) różnią się zasadniczo od systemów podgrzewania wody z naturalnym obiegiem tym, że w nich oprócz naturalnego ciśnienia wynikającego z chłodzenia wody w urządzeniach i rurach powstaje znacznie większe ciśnienie pompa obiegowa, która jest zainstalowana na głównym rurociągu powrotnym w pobliżu kotła, a zbiornik wyrównawczy jest podłączony nie do zasilania, ale do powrotnej rury grzewczej w pobliżu rury ssącej pompy. Dzięki temu połączeniu zbiornika wyrównawczego powietrze nie może być przez niego odprowadzane z systemu, dlatego przewody powietrzne, kolektory powietrza i zawory powietrzne służą do usuwania powietrza z sieci rur cieplnych i urządzeń grzewczych.

Rozważ schematy pionowych dwururowych systemów grzewczych ze sztuczną cyrkulacją (ryc. 4.6). Po lewej stronie znajduje się układ z górną linią zasilającą, a po prawej układ z dolnym położeniem obu linii. Oba systemy grzewcze należą do tzw. systemów ślepych, w których często występuje duża różnica strat ciśnienia w poszczególnych pierścieniach cyrkulacyjnych, ponieważ. ich długości są różne: im dalej urządzenie znajduje się od kotła, tym większa długość pierścienia tego urządzenia. Dlatego w układach ze sztuczną cyrkulacją, zwłaszcza przy dużej długości ciepłociągów, wskazane jest stosowanie związanego z tym ruchu wody w sieci zasilającej i chłodzonej według schematu zaproponowanego przez prof. W.M. Chaplin. Zgodnie z tym schematem (ryc. 4.7) długość wszystkich pierścieni cyrkulacyjnych jest prawie taka sama, dzięki czemu łatwo jest uzyskać w nich równą stratę ciśnienia i równomierne ogrzewanie wszystkich urządzeń. SNiP zaleca instalowanie takich systemów z więcej niż 6 pionami w odgałęzieniu.Wadą tego systemu w porównaniu do ślepego zaułka jest nieco dłuższa całkowita długość rur cieplnych, a w rezultacie 3-5% wyższa początkowy koszt systemu.

Rys.4.7. Schemat dwururowego systemu podgrzewania wody z górnym okablowaniem i powiązanym ruchem wody w przewodach zasilających i powrotnych oraz sztucznym obiegiem

1 - wymiennik ciepła; 2, 3, 4, 5 - cyrkulacja, podłączenie, sygnał , zbiornik wyrównawczy z rurą przelewową; 6 - zbiornik wyrównawczy; 7- zasilanie głównego rurociągu cieplnego; 8 - kolektor powietrza; 9 - grzejnik; 10 - podwójny zawór regulacyjny; 11 - powrotna rura cieplna; 12 - pompa.

W ostatnie lata jednorurowe systemy grzewcze są szeroko stosowane z dolnym układaniem linii ciepłej i schłodzonej wody (ryc. 4.8) ze sztuczną cyrkulacją wody.

Piony systemów według schematów b są podzielone na podnoszenie i opuszczanie. Systemy pionów według schematów a,w oraz G składają się z sekcji podnoszenia i opuszczania, w górnej części, zwykle pod podłogą górnej kondygnacji, są połączone sekcją poziomą. Piony układane są w odległości 150 mm od krawędzi otworu okiennego. Standardowo przyjmuje się długość połączeń do urządzeń grzewczych - 350 mm; grzejniki są przesunięte z osi okna w kierunku pionu.

Ryc 4.8 Odmiany ( c, b, c, e) jednorurowe systemy ogrzewania wodnego z dolnym okablowaniem

Do regulacji wymiany ciepła urządzeń grzewczych montuje się zawory trójdrogowe typu KRTP, aw przypadku przesuniętych sekcji zamykających montuje się zasuwy o zmniejszonym oporze hydraulicznym typu KRPSH.

System jednorurowy z dolnym okablowaniem jest wygodny dla budynków z niepoddaszem, ma zwiększoną stabilność hydrauliczną i termiczną. Zaletami jednorurowych systemów grzewczych jest mniejsza średnica rur, ze względu na większe ciśnienie wytwarzane przez pompę; większy zasięg; łatwiejszy montaż i większa możliwość ujednolicenia części ciepłowodów, zespołów oprzyrządowania.

Wady systemów obejmują wybieg urządzeń grzewczych w porównaniu z dwururowymi systemami grzewczymi.

Zakres jednorurowych systemów grzewczych jest zróżnicowany: budynki mieszkalne i publiczne z więcej niż trzema piętrami, przedsiębiorstwa produkcyjne itp.

4.2. WYBÓR SYSTEMU GRZEWCZEGO

System ogrzewania dobierany jest w zależności od przeznaczenia i trybu pracy budynku. Weź pod uwagę wymagania dla systemu. Uwzględniane są kategorie zagrożenia pożarowego i wybuchowego pomieszczeń.

Głównym czynnikiem decydującym o wyborze systemu grzewczego jest reżim termiczny głównych pomieszczeń budynku.

Biorąc pod uwagę ekonomię, zaopatrzenie i instalację oraz niektóre zalety operacyjne, SNiP 2.04.05-86, p.3.13 zaleca projektowanie z reguły jednorurowych systemów podgrzewania wody ze zunifikowanych komponentów i części; w uzasadnionych przypadkach dozwolone jest stosowanie systemów dwururowych.

Reżim cieplny pomieszczeń niektórych budynków musi być utrzymywany niezmieniony przez cały sezon grzewczy, podczas gdy inne budynki mogą być zmieniane w celu obniżenia kosztów pracy w trybie dobowym i tygodniowym, w okresie świątecznym, adaptacyjnym, remontowym i innych.

Budynki cywilne, przemysłowe i rolnicze o stałym reżimie termicznym można podzielić na 4 grupy:

1) budynki szpitali, szpitali położniczych i podobnych placówek medycznych i profilaktycznych do całodobowego użytku (z wyjątkiem szpitali psychiatrycznych), których pomieszczenia podlegają podwyższonym wymogom sanitarno-higienicznym;

2) budynki instytucji dziecięcych, budynków mieszkalnych, hosteli, hoteli, domów wypoczynkowych, sanatoriów, pensjonatów, poliklinik, przychodni, aptek, szpitali psychiatrycznych, muzeów, wystaw, bibliotek, łaźni, magazynów książek;

3) budynki basenów, dworców kolejowych, lotnisk;

4) budynki przemysłowe i rolnicze o ciągłym procesie technologicznym.

Na przykład w budynkach drugiej grupy podgrzewanie wody z grzejnikami i konwektorami (z wyjątkiem szpitali i łaźni). Temperatura graniczna chłodziwa wodnego jest pobierana w systemach dwururowych równych 95 ° C, w systemach jednorurowych budynków (z wyjątkiem łaźni, szpitali i placówek dziecięcych) -105 ° C (dla konwektorów z obudową do 130 ° C). W przypadku ogrzewania klatek schodowych istnieje możliwość podwyższenia temperatury projektowej do 150°C. W budynkach z całodobową wentylacją nawiewną, przede wszystkim w budynkach muzeów, galerii sztuki, księgozbiorów, archiwów (z wyjątkiem szpitali i placówek dziecięcych) rozmieszczone jest centralne ogrzewanie powietrza.

Systemy grzewcze powinny być zaprojektowane z obiegiem pompowym, okablowaniem dolnym, ślepym zaułkiem z otwartym układaniem pionów w pierwszej kolejności.

Pozostałe systemy są przyjmowane w zależności od warunków lokalnych: rozwiązania architektoniczno-planistycznego, wymaganego reżimu termicznego, rodzaju i parametrów chłodziwa w zewnętrznej sieci grzewczej itp.

Zasada działania generatora ciepła

Moc cieplna generatora ciepła- jest to ilość ciepła wytworzonego podczas spalania paliwa, dostarczanego do paleniska (palnika) w jednostce czasu. Za charakterystyczny wskaźnik mocy cieplnej urządzenia grzewczego na paliwo stałe uważa się wartość KW na 1 godzinę pracy. Z jednej strony jest to wygodne, z drugiej nie do końca poprawne. Po prostu nawet sam producent nie może jednoznacznie i dokładnie powiedzieć, jaką moc cieplną ma urządzenie grzewcze, wie tylko z własnych obliczeń (teoretycznych lub praktycznych). Ale najważniejsze jest to, że wskaźnik mocy cieplnej urządzenia różni się od wartości paszportowej w warunkach pracy. Główne warunki pracy można utożsamić z wartościami kaloryczności paliwa, ilością paliwa zatopionego w komorze spalania oraz właściwościami trakcyjnymi agregatu (zarówno podczas pracy, jak i na biegu jałowym).

Obliczanie mocy cieplnej

Aby obliczyć wymaganą moc cieplną, musisz wziąć następujący wzór: P=V ∆T K

• gdzie R- jest to wartość pozasystemowej jednostki miary ilości pracy i energii (kcal / godzinę);
• V- szacunkową objętość ogrzewanego pomieszczenia, którą oblicza się, mnożąc długość przez szerokość i wysokość pomieszczenia, mierzoną w transkrypcji jako m 3;
• T- jest to różnica temperatur pomiędzy zadaną (osiągniętą) temperaturą ogrzewanego pomieszczenia a zewnętrzną temperaturą klimatyczną (°C);
• Do- współczynnik rozpraszania ciepła, jest to warunkowa wartość strat ciepła (rozproszenia), która charakteryzuje ogrzewane pomieszczenie według wartości:
  • K=0,1-0,5 Izolowane pomieszczenie materiałami izolacyjnymi hydroizolacyjnymi i paroizolacyjnymi. Do takich pomieszczeń należą łaźnie parowe (łaźnie, sauny), pomieszczenia do produkcji cieplnej, komory i magazyny. Bardzo dobra izolacja termiczna.
  • K=0,6-0,9 Ulepszona konstrukcja, podwójnie ocieplone ściany ceglane, kilka dwuszybowych okien, grube podłoże, wysokiej jakości ocieplony dach. Dobra izolacja termiczna.
  • K=1,0-1,9 Konstrukcja standardowa, podwójna cegła, kilka okien, dach standardowy. Średnia izolacja termiczna.
  • K=2,0-2,9 Uproszczona konstrukcja budynku, mur pojedynczy, uproszczona konstrukcja okien i dachu. Mała izolacja termiczna.
  • K=3,0-4,0 Uproszczona konstrukcja drewniana lub konstrukcja z blachy falistej. Bez izolacji termicznej.

Pod koniec kalkulacji otrzymasz wartość w kcal/godzinę. Aby przekonwertować tę wartość na kW, wystarczy podzielić tę wartość przez 860 i uzyskać wymaganą moc w kW.

Obliczanie mocy cieplnej kotła

Zapewniając cieplną energię cieplną obwodu przygotowanie ciepłej wody należy wziąć pod uwagę wszystkie czynniki wpływające na normalny tryb dostaw gorąca woda konsumentów, aby uzyskać najbardziej niezawodną, ​​wydajną i opłacalną opcję. Może to być tryb zużycia wody, cechy konstrukcyjne podgrzewacz wody i kotłownia, wymagane ilości ciepłej wody itp. Na przykład w budownictwie mieszkaniowym, ze względu na niewielkie zużycie ciepłej wody, często stosuje się zmienny tryb pracy kotłowni między ogrzewaniem pomieszczeń a przygotowaniem ciepłej wody. Pozwala to znacznie obniżyć moc kotłów, a w konsekwencji koszt sprzętu i późniejszą eksploatację systemu grzewczego.

Jeżeli w systemie grzewczym występują dodatkowe obwody, ich zużycie ciepła jest uwzględniane jako dopłata do mocy grzewczej w wysokości maksymalnej wartości zużycia ciepła każdego obiegu. Moc grzewcza do przygotowania ciepłej wody w budynkach o znacznym zużyciu ciepłej wody (wanny, sauny, fryzjerzy itp.) jest obowiązkowo uwzględniana jako dodatkowe obciążenie cieplne.

Przy wyborze mocy cieplnej kotłowni z palnikami atmosferycznymi należy wziąć pod uwagę sezonowe wahania ciśnienia gazu. Wraz ze spadkiem ciśnienia gazu moc kotła gazowego gwałtownie spada. Przy doborze mocy cieplnej kotła gazowego wskazane jest uwzględnienie półtorakrotnej mocy nominalnej kotła. Jednocześnie zaleca się, aby w każdym przypadku zapewnić 30% margines przy wyborze, aby zapobiec przedwczesnej awarii kotła pracującego stale przy maksymalnym obciążeniu cieplnym.

Przy stosowaniu znacznych objętości przygotowania ciepłej wody w systemie przepływowych podgrzewaczy wody moc instalacji kotłowej nie może być mniejsza niż moc pobierana przez podgrzewacz przy maksymalnym poborze ciepłej wody. Jeżeli moc potrzebna do ogrzewania przekracza zużycie ciepła przez przepływowy podgrzewacz wody, wystarczy 50% dopłata do mocy potrzebnej do przygotowania ciepłej wody.

W przypadku stosowania kotłowni ze zmiennym trybem zapewnienia zużycia ciepła obiegu CWU i ogrzewania (kocioł dwuobwodowy) należy wziąć pod uwagę, że