Calculadora de potência térmica do sistema de aquecimento. Potência térmica da corrente elétrica e sua aplicação prática

A razão para aquecer o condutor reside no fato de que a energia dos elétrons que se movem nele (em outras palavras, a energia da corrente) é convertida em um tipo de energia quente, ou Q, quando as partículas colidem com os íons de um elemento molecular, é assim que se forma o conceito de "energia térmica".

O trabalho da corrente é medido usando o sistema internacional de unidades SI, aplicando-lhe joules (J), definido como "watt" (W). Desviando-se do sistema na prática, eles também podem usar unidades fora do sistema que medem o trabalho da corrente. Entre eles estão o watt-hora (W × h), quilowatt-hora (abreviado kW × h). Por exemplo, 1 Wh denota o trabalho de uma corrente com potência específica de 1 watt e duração de uma hora.

Se os elétrons se movem ao longo de um condutor fixo feito de metal, neste caso todo o trabalho útil da corrente gerada é distribuído para aquecer a estrutura metálica e, com base nas disposições da lei de conservação de energia, isso pode ser descrito pela fórmula Q=A=IUt=I 2 Rt=(U 2 / R)*t. Tais razões expressam com precisão a conhecida lei de Joule-Lenz. Historicamente, foi determinado experimentalmente pela primeira vez pelo cientista D. Joule em meados do século XIX e, ao mesmo tempo, independentemente dele, por outro cientista - E. Lenz. A energia térmica encontrou aplicação prática no projeto técnico desde a invenção em 1873 pelo engenheiro russo A. Ladygin de uma lâmpada incandescente comum.

A potência térmica da corrente é utilizada em vários electrodomésticos e instalações industriais, nomeadamente, em fogões eléctricos do tipo aquecimento térmico, equipamentos eléctricos de soldadura e inventário, são muito comuns os electrodomésticos com efeito de aquecimento eléctrico - caldeiras, ferros de soldar, chaleiras, ferros.

O efeito térmico também se encontra na indústria alimentícia. Com uma alta participação de uso, é utilizada a possibilidade de aquecimento por eletrocontato, o que garante a potência térmica. Deve-se ao fato de que a corrente e sua potência térmica, influenciando o produto alimentício, que possui um certo grau de resistência, causa um aquecimento uniforme nele. Você pode dar um exemplo de como as salsichas são produzidas: através de um dispensador especial carne picada entra em moldes de metal, cujas paredes servem simultaneamente como eletrodos. Aqui, uma uniformidade constante de aquecimento é garantida em toda a área e volume do produto, a temperatura definida é mantida, o valor biológico ideal do produto alimentício é mantido, juntamente com esses fatores, a duração do trabalho tecnológico e o consumo de energia permanecem o menor.

A corrente térmica específica (ω), em outras palavras - o que é liberado por unidade de volume por uma determinada unidade de tempo, é calculado da seguinte forma. Um volume cilíndrico elementar de um condutor (dV), com seção transversal do condutor dS, comprimento dl, paralelo e resistência são as equações R=p(dl/dS), dV=dSdl.

De acordo com as definições da lei de Joule-Lenz, para o tempo alocado (dt) no volume tomado por nós, um nível de calor igual a dQ=I 2 Rdt=p(dl/dS)(jdS) 2 dt=pj 2 dVdt será lançado. Neste caso, ω=(dQ)/(dVdt)=pj 2 e, aplicando aqui a lei de Ohm para estabelecer a densidade de corrente j=γE e a relação p=1/γ, obtemos imediatamente a expressão ω=jE= γE 2 .É na forma diferencial dá o conceito da lei de Joule-Lenz.

Onde - perdas de calor estimadas do edifício, kW;

- coeficiente de contabilização do fluxo de calor adicional dos dispositivos de aquecimento instalados devido ao arredondamento superior ao valor calculado, tomado de acordo com a tabela. 1.

tabela 1

- coeficiente de contabilização de perdas de calor adicionais por dispositivos de aquecimento localizados em cercas externas na ausência de escudos térmicos, tomado de acordo com a tabela. 2.

mesa 2

- perda de calor, kW, tubulações passando em instalações não aquecidas;

- fluxo de calor, kW, fornecido regularmente por iluminação, equipamentos e pessoas, que deve ser considerado como um todo para o sistema de aquecimento do edifício. Para casas colhidas deve ser levado em conta na taxa de 0,01 kW por 1 m" da área total.

Ao calcular a potência térmica dos sistemas de aquecimento para edifícios industriais, deve-se levar em consideração adicionalmente o consumo de calor para materiais de aquecimento, equipamentos e veículos.

2. Perda de calor estimada , kW, deve ser calculado pela fórmula:

(2)

Onde: - fluxo de calor, kW, através das estruturas de fechamento;

- perda de calor, kW, para aquecimento do ar de ventilação.

Valores e calculado para cada ambiente aquecido.

3. Fluxo de calor , kW, é calculado para cada elemento da envolvente do edifício de acordo com a fórmula:

(3)

onde A é a área estimada da envolvente do edifício, m 2;

R é a resistência à transferência de calor da envolvente do edifício. m 2 °C/W, que deve ser determinado de acordo com o SNiP II-3-79 ** (exceto para pisos no solo), levando em consideração os padrões estabelecidos para a resistência térmica mínima das cercas. Para pisos no solo e paredes localizadas abaixo do nível do solo, a resistência à transferência de calor deve ser determinada em zonas de 2 m de largura paralelas às paredes externas, de acordo com a fórmula:

(4)

Onde - resistência à transferência de calor, m 2°C/W, tomada igual a 2,1 para a zona I, 4,3 para a segunda, 8,6 para a terceira zona e 14,2 para a restante área útil;

- espessura da camada isolante, m, levada em consideração quando o coeficiente de condutividade térmica do isolamento <1,2Вт/м 2 °С;

- temperatura de projeto do ar interno, °C, adotada de acordo com os requisitos das normas de projeto para edifícios para diversos fins, levando em consideração seu aumento em função da altura da sala;

- temperatura do ar exterior calculada, °C, tomada de acordo com o Apêndice 8, ou a temperatura do ar de uma divisão adjacente, se a sua temperatura diferir em mais de 3 °C da temperatura da divisão para a qual são calculadas as perdas de calor;

- coeficiente tomado em função da posição da superfície externa da envolvente do edifício em relação ao ar exterior e determinado de acordo com SNNP P-3-79 **

- perdas de calor adicionais em partes das principais perdas, levadas em consideração:

a) para cercas externas verticais e inclinadas orientadas para direções de onde em janeiro o vento sopra a uma velocidade superior a 4,5 m/s com uma frequência de pelo menos 15% de acordo com o SNiP 2.01.01-82, na quantidade de 0,05 no vento velocidade de até 5 m/s e na quantidade de 0,10 a uma velocidade de 5 m/s ou mais; no projeto padrão, as perdas adicionais devem ser levadas em consideração no valor de 0,05 para todas as salas;

b) para cercas externas verticais e inclinadas de edifícios de vários pavimentos no valor de 0,20 para o primeiro e segundo pavimentos; 0,15 - para o terceiro; 0,10 - para o quarto andar de prédio com 16 ou mais andares; para edifícios de 10 a 15 andares, devem ser consideradas perdas adicionais no valor de 0,10 para o primeiro e segundo andares e 0,05 para o terceiro andar.

4. Perda de calor , kW, são calculados para cada ambiente aquecido com uma ou mais janelas ou portas de varanda nas paredes externas, com base na necessidade de fornecer aquecimento do ar externo com aquecedores no valor de uma única troca de ar por hora de acordo com a fórmula:

Onde - área útil da sala, m2;

- altura da sala do chão ao teto, m, mas não superior a 3,5.

As instalações a partir das quais a ventilação de exaustão é organizada com um volume de exaustão superior a uma única troca de ar por hora devem, como regra, ser projetadas com ventilação forçada com ar aquecido. Quando justificado, é permitido fornecer aquecimento do ar externo com dispositivos de aquecimento em salas separadas com um volume de ventilação de ar não superior a duas trocas por hora.

Em salas para as quais os padrões de projeto de construção estabelecem um volume de exaustão inferior a uma única troca de ar por hora, o valor deve ser calculado como o consumo de calor para aquecer o ar no volume de troca de ar normalizado da temperatura até a temperatura °C.

Perda de calor kW, para aquecimento do ar externo que entra nos vestíbulos de entrada (halls) e escadarias pelas portas externas que se abrem na estação fria na ausência de cortinas ar-térmicas deve ser calculado usando a fórmula:

Onde

- altura do edifício, m:

P é o número de pessoas no prédio;

B - coeficiente levando em consideração o número de vestíbulos de entrada. Com um vestíbulo (duas portas) em - 1,0; com dois vestíbulos (três portas) v = 0,6.

O cálculo do calor para aquecimento do ar externo que penetra pelas portas das escadas aquecidas sem fumaça com saídas de piso para a loggia deve ser realizado de acordo com a fórmula (6) no

, tomando para cada andar o valor

, distância diferente, m. do meio da porta do piso calculado até o teto da escada.

Ao calcular a perda de calor de vestíbulos de entrada, escadas e oficinas com cortinas térmicas de ar: salas equipadas com ventilação forçada com sobrepressão de ar operando constantemente durante o horário de trabalho, bem como ao calcular a perda de calor durante o verão e portas e portões externos de emergência, o valor não deve ser levado em consideração.

Perda de calor , kW, para o aquecimento do ar que entra por portões exteriores não equipados com cortinas termo-ar, deve ser calculado tendo em conta a velocidade do vento, tomada de acordo com o Anexo 8 obrigatório, e o tempo de abertura do portão.

Cálculo da perda de aquecimento: não é necessário realizar o aquecimento do ar que se infiltra através das fugas das estruturas envolventes.

5. Perda de calor , kW, as tubulações que passam em instalações não aquecidas devem ser determinadas pela fórmula:

(7)

Onde: - comprimentos de seções de tubulações com isolamento térmico de vários diâmetros colocadas em instalações não aquecidas;

- densidade de fluxo de calor linear normalizada de uma tubulação com isolamento térmico, tomada de acordo com a cláusula 3.23. Ao mesmo tempo, a espessura da camada de isolamento térmico , m pipelines devem. calculado pelas fórmulas:

(8)

Onde - dimensão externa da tubulação, m;

- condutividade térmica da camada isolante de calor, W/(m °C);

- a diferença de temperatura média entre o refrigerante e o ar ambiente para a estação de aquecimento.

6. O valor do consumo anual estimado de calor do sistema de aquecimento do edifício

, GJ. deve ser calculado pela fórmula:

Onde - o número de graus-dia do período de aquecimento, calculado de acordo com o Anexo 8;

uma - coeficiente igual a 0,8. que deve ser levado em consideração se o sistema de aquecimento estiver equipado com dispositivos para reduzir automaticamente a produção de calor durante as horas de folga;

- um coeficiente diferente de 0,9, que deve ser levado em consideração se mais de 75% dos aparelhos de aquecimento estiverem equipados com termostatos automáticos;

Com - um coeficiente diferente de 0,95, que deve ser levado em consideração se os dispositivos de controle automáticos voltados para a frente estiverem instalados na entrada do assinante do sistema de aquecimento.

7. Valores de energia térmica determinados por cálculo e consumo máximo anual de calor

, referido a 1 m 2 de área total (para edifícios residenciais) ou utilizável (para edifícios públicos), não deve exceder os valores de controle regulatório dados no Apêndice 25 obrigatório.

8. Fluxo de refrigerante ,.kg/h. e o sistema de aquecimento deve ser determinado pela fórmula:

(11)

Onde Com - capacidade calorífica específica da água, tomada igual a 4,2 kJ / (kg 0 С);

- diferença de temperatura. °C, refrigerante na entrada e saída do sistema;

- potência térmica do sistema, kW. determinado pela fórmula (1) levando em consideração as emissões de calor doméstico .

9. Produção de calor estimada

, kW, cada aquecedor deve ser determinado pela fórmula:

Onde

deve ser calculado de acordo com 2-4 deste apêndice;

- perda de calor, kW, através das paredes internas que separam a sala para a qual a potência de aquecimento do aquecedor é calculada da sala adjacente, na qual é possível uma diminuição da temperatura operacional durante a regulação. O valor que

deve ser levado em consideração apenas ao calcular a potência térmica dos dispositivos de aquecimento, nas conexões para as quais os controladores automáticos de temperatura são projetados. Ao mesmo tempo, as perdas de calor devem ser calculadas para cada sala.

apenas através de uma parede interna a uma diferença de temperatura entre as salas internas de 8 0 С;

- fluxo de calor. kW, de tubulações de aquecimento não isoladas colocadas em ambientes fechados;

- fluxo de calor, kW, fornecido regularmente às instalações por aparelhos elétricos, iluminação, equipamentos de processo, comunicações, materiais e outras fontes. Ao calcular a potência térmica dos aparelhos de aquecimento em edifícios residenciais, públicos e administrativos, o valor

não deve ser levado em consideração.

A quantidade de liberação de calor doméstico é levada em consideração para todo o edifício como um todo ao calcular a saída de calor do sistema de aquecimento e o fluxo total do líquido de refrigeração.

2.3. CARACTERÍSTICAS TÉRMICAS ESPECÍFICAS

A perda total de calor do edifício Q zd é geralmente atribuída a 1 m 3 de seu volume externo e 1 ° C da diferença de temperatura calculada. O indicador resultante q 0, W / (m 3 K), é chamado de característica térmica específica do edifício:

(2.11)

onde V n - o volume da parte aquecida do edifício de acordo com a medição externa, m 3;

(t in -t n.5) - a diferença de temperatura estimada para as instalações principais do edifício.

A característica térmica específica, calculada após o cálculo da perda de calor, é utilizada para a avaliação térmica das soluções de projeto e planejamento do edifício, comparando-a com os valores médios de edifícios semelhantes. Para edifícios residenciais e públicos, a avaliação é feita em função do consumo de calor relativo a I m 2 da área total.

O valor da característica térmica específica é determinado principalmente pelo tamanho das aberturas de luz em relação à área total das cercas externas, pois o coeficiente de transferência de calor de preenchimento das aberturas de luz é muito maior que o coeficiente de transferência de calor de outras cercas. Além disso, depende do volume e da forma dos edifícios. Edifícios de pequeno volume têm uma característica aumentada, assim como edifícios estreitos de configuração complexa com perímetro ampliado.

A perda de calor reduzida e, consequentemente, a característica térmica são edifícios, cuja forma é próxima de um cubo. Há ainda menos perda de calor de estruturas esféricas do mesmo volume devido a uma redução na área da superfície externa.

A característica térmica específica também depende da área de construção do edifício devido a mudanças nas propriedades de proteção térmica da cerca. Nas regiões do norte, com relativa diminuição do coeficiente de transferência de calor das cercas, esse valor é menor do que nas regiões do sul.

Os valores das características térmicas específicas são dados na literatura de referência.

Aplicando-o, determine a perda de calor do edifício de acordo com os indicadores agregados:

onde β t é um fator de correção que leva em consideração a mudança nas características térmicas específicas quando a diferença de temperatura real calculada se desvia de 48 °:

(2.13)

Tais cálculos de perdas de calor permitem estabelecer a necessidade aproximada de energia térmica no planejamento de longo prazo de redes e estações térmicas.

3.1 CLASSIFICAÇÃO DE SISTEMAS DE AQUECIMENTO

As instalações de aquecimento são projetadas e instaladas durante a construção do edifício, vinculando seus elementos às estruturas do edifício e ao layout das instalações. Portanto, o aquecimento é considerado um ramo de equipamentos de construção. Em seguida, as instalações de aquecimento operam durante toda a vida útil da estrutura, sendo um dos tipos de equipamentos de engenharia dos edifícios. Os seguintes requisitos são impostos às instalações de aquecimento:

1 - sanitária e higiênica: manter uma temperatura uniforme das instalações; limitando a temperatura da superfície dos dispositivos de aquecimento, a possibilidade de sua limpeza.

2 - econômico: baixos investimentos de capital e custos operacionais, bem como baixo consumo de metal.

3 - arquitetura e construção: conformidade com o layout das instalações, compacidade, coordenação com as estruturas do edifício, coordenação com o tempo de construção dos edifícios.

4 - produção e instalação: mecanização da fabricação de peças e conjuntos, o número mínimo de elementos, reduzindo custos de mão de obra e aumentando a produtividade durante a instalação.

5 - operacional: confiabilidade e durabilidade, simplicidade e conveniência de gerenciamento e reparo, silêncio e segurança de operação.

Cada um desses requisitos deve ser levado em consideração ao escolher uma instalação de aquecimento. No entanto, os requisitos sanitários e higiênicos e operacionais são considerados básicos. A instalação deve ser capaz de transferir para o ambiente a quantidade de calor que varia de acordo com a perda de calor.

Sistema de aquecimento - um conjunto de elementos estruturais projetados para receber, transferir e transferir a quantidade necessária de energia térmica para todas as salas aquecidas.

O sistema de aquecimento consiste nos seguintes elementos estruturais principais (Fig. 3.1).

Arroz. 3.1. Diagrama esquemático do sistema de aquecimento

1- trocador de calor; 2 e 4 - tubos de calor de alimentação e retorno; 3- aquecedor.

trocador de calor 1 para obtenção de energia térmica por queima de combustível ou de outra fonte; dispositivos de aquecimento 3 para transferência de calor para a sala; tubos de calor 2 e 4 - uma rede de tubos ou canais para transferência de calor do trocador de calor para os aquecedores. A transferência de calor é realizada por um transportador de calor - líquido (água) ou gasoso (vapor, ar, gás).

1. Dependendo do tipo de sistema, eles são divididos em:

Água;

Vapor;

Ar ou gás;

Elétrico.

2. Dependendo da localização da fonte de calor e da sala aquecida:

Local;

Central;

Centralizado.

3. De acordo com o método de circulação:

Com circulação natural;

Com circulação mecânica.

4. Água de acordo com os parâmetros do refrigerante:

Baixa temperatura TI ≤ 105°C;

Alta temperatura Tl>105 0 C .

5. Água e vapor na direção do movimento do refrigerante na rede:

becos-sem-saída;

Com trânsito de passagem.

6. Água e vapor de acordo com o esquema de conexão dos dispositivos de aquecimento com tubos:

Tubo único;

Dois tubos.

7. Água no local de instalação das linhas de alimentação e retorno:

Com fiação superior;

Com fiação inferior;

Circulação invertida.

8. Vapor por pressão de vapor:

Vapor de vácuo R a<0.1 МПа;

Baixa pressão Pa = 0,1 - 0,47 MPa;

Alta pressão Pa > 0,47 MPa.

3.2. TRANSPORTADORES DE CALOR

O transportador de calor para o sistema de aquecimento pode ser qualquer meio que tenha uma boa capacidade de acumular energia térmica e alterar as propriedades térmicas, seja móvel, barato, não piore as condições sanitárias da sala e permita controlar a liberação de calor, incluindo automaticamente. Além disso, o refrigerante deve contribuir para o cumprimento dos requisitos para sistemas de aquecimento.

Os mais utilizados em sistemas de aquecimento são a água, o vapor de água e o ar, uma vez que estes transportadores de calor cumprem em maior medida os requisitos acima. Considere as propriedades físicas básicas de cada um dos refrigerantes que afetam o projeto e a operação do sistema de aquecimento.

Propriedades agua: alta capacidade calorífica, alta densidade, incompressibilidade, expansão quando aquecido com densidade decrescente, aumento do ponto de ebulição com o aumento da pressão, liberação de gases absorvidos com o aumento da temperatura e diminuição da pressão.

Propriedades par: baixa densidade, alta mobilidade, alta entalpia devido ao calor latente de transformação de fase (Tabela 3.1), aumento da temperatura e densidade com o aumento da pressão.

Propriedades ar: baixa capacidade de calor e densidade, alta mobilidade, diminuição da densidade quando aquecido.

Uma breve descrição dos parâmetros dos transportadores de calor para o sistema de aquecimento é fornecida na Tabela. 3.1.

Tabela 3.1. Parâmetros dos principais refrigerantes.

* Calor latente de transformação de fase.

4.1. PRINCIPAIS TIPOS, CARACTERÍSTICAS E APLICAÇÃO DE SISTEMAS DE AQUECIMENTO

O aquecimento de água devido a uma série de vantagens em relação a outros sistemas é atualmente o mais difundido. Para entender o dispositivo e o princípio de operação do sistema de aquecimento de água, considere o diagrama do sistema mostrado na Fig. 4.1.

Fig. 4.1 Esquema de um sistema de aquecimento de água de dois tubos com fiação superior e circulação natural.

A água aquecida no gerador de calor K a uma temperatura T1 entra na tubulação de calor - o riser principal I nas tubulações de aquecimento principais de fornecimento 2. Através das tubulações de calor principais de fornecimento, a água quente entra nos risers de fornecimento 9. Em seguida, através das linhas de fornecimento 13, a água quente entra nos dispositivos de aquecimento 10, através das paredes cujo calor é transferido para o ar ambiente. Dos aquecedores, a água gelada com temperatura T2 através dos tubos de retorno 14, risers de retorno II e tubos de calor principais de retorno 15 retorna ao gerador de calor K, onde é novamente aquecida a uma temperatura T1 e então a circulação ocorre em anel fechado.

O sistema de aquecimento de água é fechado hidraulicamente e tem uma certa capacidade de dispositivos de aquecimento, tubos de calor, acessórios, ou seja, volume constante de água que a preenche. Quando a temperatura da água aumenta, ela se expande e em um sistema de aquecimento fechado e cheio de água, a pressão hidráulica interna pode exceder a resistência mecânica de seus elementos. Para evitar que isso aconteça, o sistema de aquecimento de água possui um tanque de expansão 4, projetado para acomodar o aumento do volume de água quando é aquecida, bem como para retirar o ar através dela para a atmosfera, tanto ao encher o sistema com água e durante sua operação. Para regular a transferência de calor dos dispositivos de aquecimento, as válvulas de controle 12 são instaladas nas conexões a eles.

Antes do comissionamento, cada sistema é enchido com água do abastecimento de água 17 através da linha de retorno para o tubo de sinal 3 no tanque de expansão 4. Quando o nível da água no sistema atinge o nível do tubo de transbordamento e a água flui para a pia localizada na sala da caldeira, a válvula do tubo de sinal é fechada e o enchimento do sistema com água é interrompido.

Em caso de aquecimento insuficiente dos dispositivos devido ao entupimento de tubulações ou conexões, bem como em caso de vazamento, a água de risers individuais pode ser drenada sem esvaziar e interromper a operação de outras seções do sistema. Para isso, feche as válvulas ou torneiras 7 dos tirantes. Um plugue é desaparafusado do tee 8, instalado na parte inferior do riser, e uma mangueira flexível é anexada ao encaixe do riser, através do qual a água dos tubos de calor e dos aparelhos flui para o esgoto. Para que a água escoe mais rápido e o vidro completamente, uma rolha é desaparafusada do tee superior 8. Apresentado na fig. 4.1-4.3 sistemas de aquecimento são chamados de sistemas com circulação natural. Neles, o movimento da água é realizado sob a ação da diferença de densidade entre a água gelada após os dispositivos de aquecimento e a água quente que entra no sistema de aquecimento.

Os sistemas verticais de dois tubos com cablagem superior são utilizados principalmente para circulação natural de água em sistemas de aquecimento para edifícios até 3 pisos inclusive. Estes sistemas, em comparação com os sistemas com distribuição inferior da linha de alimentação (Fig. 4.2), possuem uma pressão de circulação natural mais elevada, sendo mais fácil retirar o ar do sistema (através de um tanque de expansão).

Arroz. 7.14. Esquema de um sistema de aquecimento de água de dois tubos com fiação inferior e circulação natural

Caldeira K; 1-rise principal; 2, 3, 5-conexão, transbordamento, tubos de sinal do tanque de expansão; 4 - tanque de expansão; 6-linha de ar; 7 - coletor de ar; 8 - linhas de abastecimento; 9 - válvulas de controle para aparelhos de aquecimento; 10-dispositivos de aquecimento; 11-delineadores reversos; risers de 12 retornos (água gelada); 13-feeding riser (água quente); 14-tee com um bujão de drenagem; 15- torneiras ou válvulas em risers; 16, 17 - tubulações de calor principais de alimentação e retorno; Válvulas de 18 paradas ou válvulas de gaveta nos principais dutos de calor para regulagem e fechamento de ramais individuais; 19 - válvulas de ar.

Fig. 4.3. Esquema de um sistema de aquecimento de água de tubulação única com fiação superior e circulação natural

Um sistema de duas tubulações com localização inferior de ambas as rodovias e circulação natural (Fig. 4.3) tem uma vantagem sobre um sistema com fiação superior: a instalação e a partida dos sistemas podem ser realizadas andar por andar à medida que o edifício é erguido : é mais conveniente operar o sistema, porque válvulas e torneiras nos risers de alimentação e retorno estão localizadas abaixo e em um só lugar. Sistemas verticais de dois tubos com fiação inferior são usados ​​em edifícios baixos com torneiras de ajuste duplo para aparelhos de aquecimento, o que é explicado pela alta estabilidade hidráulica e térmica em comparação com sistemas com fiação superior.

A remoção do ar destes sistemas é realizada pelas válvulas de ar 19 (Fig. 4.3).

A principal vantagem dos sistemas de dois tubos, independentemente do método de circulação do refrigerante, é o fornecimento de água com a maior temperatura TI a cada radiador, o que garante a máxima diferença de temperatura TI-T2 e, consequentemente, a área de superfície mínima dos dispositivos. No entanto, em um sistema de dois tubos, especialmente com fiação superior, há um consumo significativo de tubos e a instalação é complicada.

Comparado aos sistemas de aquecimento de dois tubos, os sistemas verticais de um tubo com seções de fechamento (Fig. 4.3, lado esquerdo) têm várias vantagens: menor custo inicial, instalação mais fácil e tubos de calor mais curtos, aparência mais bonita. Se os dispositivos localizados na mesma sala estiverem conectados de acordo com o circuito de fluxo ao riser em ambos os lados, um deles (o riser direito na Fig. 4.3) está equipado com uma válvula de ajuste. Tais sistemas são usados ​​em edifícios industriais baixos.

Na fig. 4.5 mostra um diagrama de sistemas de aquecimento horizontal de tubo único. A água quente em tais sistemas entra nos dispositivos de aquecimento do mesmo piso a partir de um tubo de calor colocado horizontalmente. O ajuste e a inclusão de dispositivos individuais em sistemas horizontais com seções de arrasto (Fig. 4.5 b) são alcançados tão facilmente quanto em sistemas verticais. Nos sistemas de fluxo horizontal (Fig. 4.5 a, c), o ajuste só pode ser andar por andar, o que é sua desvantagem significativa.

Arroz. 4.5. Esquema de sistemas de aquecimento de água horizontais de tubo único

a, c - fluindo; b- com seções à direita.

Arroz. 4.6 Sistemas de aquecimento de água com circulação artificial

1 - tanque de expansão; 2 - rede aérea; 3 - Bomba de circulação; quatro - trocador de calor

As principais vantagens dos sistemas horizontais monotubo são o menor consumo de tubos do que os sistemas verticais, a possibilidade de acionamento do sistema por pisos e a padronização dos nós. Além disso, os sistemas horizontais não requerem furos no teto e sua instalação é muito mais fácil em comparação com os sistemas verticais. Eles são bastante utilizados em edifícios industriais e públicos.

As vantagens gerais dos sistemas com circulação natural de água, que em alguns casos predeterminam sua escolha, são a relativa simplicidade do dispositivo e operação; falta de bomba e necessidade de acionamento elétrico, operação silenciosa; durabilidade comparativa com operação adequada (até 30-40 anos) e garantindo uma temperatura do ar uniforme na sala durante o período de aquecimento. No entanto, em sistemas de aquecimento de água com circulação natural, a pressão natural é muito alta. Portanto, com um grande comprimento dos anéis de circulação (> 30m) e, consequentemente, com resistência significativa ao movimento da água neles, os diâmetros das tubulações, segundo o cálculo, são muito grandes e o sistema de aquecimento é chamado economicamente não rentáveis ​​tanto em termos de custos iniciais como durante a operação.

Em conexão com o exposto, o escopo dos sistemas com circulação natural é limitado a edifícios civis isolados, onde ruído e vibração são inaceitáveis, aquecimento de apartamentos e andares superiores (técnicos) de edifícios altos.

Os sistemas de aquecimento com circulação artificial (Fig. 4.6-4.8) são fundamentalmente diferentes dos sistemas de aquecimento de água com circulação natural, pois neles, além da pressão natural resultante do resfriamento da água em aparelhos e tubulações, muito mais pressão é criada por uma bomba de circulação, que é instalada na tubulação principal de retorno perto da caldeira, e o tanque de expansão está conectado não ao fornecimento, mas ao tubo de calor de retorno próximo ao tubo de sucção da bomba. Com esta conexão do tanque de expansão, o ar não pode ser ventilado do sistema através dele, portanto, linhas de ar, coletores de ar e válvulas de ar são usadas para remover o ar da rede de tubos de calor e aparelhos de aquecimento.

Considere os esquemas de sistemas verticais de aquecimento de dois tubos com circulação artificial (Fig. 4.6). À esquerda está um sistema com uma linha de alimentação superior e à direita um sistema com uma posição inferior de ambas as linhas. Ambos os sistemas de aquecimento pertencem aos chamados sistemas sem saída, nos quais geralmente há uma grande diferença na perda de pressão nos anéis de circulação individuais, porque. seus comprimentos são diferentes: quanto mais distante o dispositivo estiver da caldeira, maior será o comprimento do anel deste dispositivo. Portanto, em sistemas com circulação artificial, especialmente com grande comprimento de tubos de calor, é aconselhável usar o movimento associado de água nas linhas de abastecimento e refrigeração de acordo com o esquema proposto pelo prof. V.M. Chaplin. De acordo com este esquema (Fig. 4.7), o comprimento de todos os anéis de circulação é quase o mesmo, pelo que é fácil obter uma perda de pressão igual e um aquecimento uniforme de todos os dispositivos. A SNiP recomenda que tais sistemas sejam instalados com mais de 6 risers em um ramal. A desvantagem deste sistema em comparação com um beco sem saída é um comprimento total de tubos de calor ligeiramente maior e, como resultado, um 3-5% maior custo inicial do sistema.

Fig.4.7. Esquema de um sistema de aquecimento de água de dois tubos com fiação superior e movimento associado de água nas linhas de alimentação e retorno e circulação artificial

1 - trocador de calor; 2, 3, 4, 5 - circulação, conexão, sinal , tanque de expansão do tubo de transbordamento; 6 - tanque de expansão; 7- fornecimento de tubulação de calor principal; 8 - coletor de ar; 9 - aquecedor; 10 - válvula de ajuste duplo; 11 - tubo de calor de retorno; 12 - bomba.

NO últimos anos sistemas de aquecimento de tubo único amplamente utilizados com colocação inferior de linhas de água quente e refrigerada (Fig. 4.8) com circulação artificial de água.

Os tirantes dos sistemas de acordo com os esquemas b são divididos em elevação e abaixamento. Sistemas de riser de acordo com os esquemas uma,dentro e G consistem em seções de elevação e abaixamento, ao longo da parte superior, geralmente sob o piso do andar superior, são conectadas por uma seção horizontal. Os tirantes são colocados a uma distância de 150 mm da borda da abertura da janela. O comprimento das conexões aos dispositivos de aquecimento é padrão - 350 mm; os aquecedores são deslocados do eixo da janela em direção ao riser.

Fig 4.8. Variedades ( c, b, c, e) sistemas de aquecimento de água de tubo único com fiação inferior

Para regular a transferência de calor dos dispositivos de aquecimento, são instaladas válvulas de três vias do tipo KRTP e, no caso de seções de fechamento deslocadas, são instaladas válvulas de gaveta de resistência hidráulica reduzida do tipo KRPSH.

Um sistema de tubo único com fiação inferior é conveniente para edifícios com piso não sótão, pois aumentou a estabilidade hidráulica e térmica. As vantagens dos sistemas de aquecimento de tubo único são o menor diâmetro dos tubos, devido à maior pressão criada pela bomba; maior alcance; instalação mais fácil e maior possibilidade de unificação de partes de tubos de calor, conjuntos de instrumentos.

As desvantagens dos sistemas incluem o excesso de dispositivos de aquecimento em comparação com os sistemas de aquecimento de dois tubos.

O escopo dos sistemas de aquecimento de tubo único é diversificado: edifícios residenciais e públicos com mais de três andares, empresas de manufatura, etc.

4.2. SELEÇÃO DO SISTEMA DE AQUECIMENTO

O sistema de aquecimento é escolhido dependendo da finalidade e modo de operação do edifício. Leve em consideração os requisitos do sistema. As categorias de risco de incêndio e explosão das instalações são levadas em consideração.

O principal fator que determina a escolha de um sistema de aquecimento é o regime térmico das principais instalações do edifício.

Dadas as vantagens econômicas, de aquisição e instalação e algumas vantagens operacionais, o SNiP 2.04.05-86, p.3.13 recomenda projetar, via de regra, sistemas de aquecimento de água de tubulação única a partir de componentes e peças unificadas; quando justificado, é permitido o uso de sistemas de dois tubos.

O regime térmico das instalações de alguns edifícios deve ser mantido inalterado ao longo de toda a estação de aquecimento, enquanto outros edifícios podem ser alterados para reduzir os custos de mão-de-obra numa base diária e semanal, durante as férias, ajuste, reparação e outros trabalhos.

Os edifícios civis, industriais e agrícolas com regime térmico constante podem ser divididos em 4 grupos:

1) edifícios de hospitais, maternidades e instituições médicas e preventivas semelhantes para uso 24 horas (exceto hospitais psiquiátricos), cujas instalações estão sujeitas a requisitos sanitários e higiênicos aumentados;

2) edifícios de instituições infantis, edifícios residenciais, albergues, hotéis, casas de repouso, sanatórios, pensões, policlínicas, ambulatórios, farmácias, hospitais psiquiátricos, museus, exposições, bibliotecas, banhos, depósitos de livros;

3) edifícios de piscinas, estações ferroviárias, aeroportos;

4) edifícios industriais e agrícolas com processo tecnológico contínuo.

Por exemplo, em edifícios do segundo grupo, aquecimento de água com radiadores e convectores (excepto para hospitais e banhos). A temperatura limite do líquido de refrigeração da água é tomada em sistemas de dois tubos iguais a 95 ° C, em sistemas de um tubo de edifícios (exceto para banhos, hospitais e instituições infantis) -105 ° C (para convectores com invólucro de até 130 °C). Para o aquecimento de escadas, é possível aumentar a temperatura de projeto até 150°C. Em edifícios com ventilação de suprimento operacional 24 horas, principalmente nos edifícios de museus, galerias de arte, depósitos de livros, arquivos (exceto hospitais e instituições infantis), o aquecimento central do ar é organizado.

Os sistemas de aquecimento devem ser projetados com circulação de bomba, fiação inferior, becos sem saída com colocação aberta de risers em primeiro lugar.

Os demais sistemas são adotados dependendo das condições locais: solução arquitetônica e de planejamento, regime térmico necessário, tipo e parâmetros do refrigerante na rede de aquecimento externa, etc.

O princípio de funcionamento do gerador de calor

Potência térmica do gerador de calor- esta é a quantidade de calor gerada durante a combustão do combustível, fornecida ao forno (queimador) por unidade de tempo. O indicador característico da potência térmica de uma unidade de aquecimento a combustível sólido é considerado o valor de KW para 1 hora de operação. Por um lado, isso é conveniente, por outro lado, não é totalmente correto. Simplesmente, mesmo o próprio fabricante não pode dizer, de forma inequívoca e exata, qual é a potência térmica da unidade de aquecimento, ele sabe apenas por seus próprios cálculos (teóricos ou práticos). Mas o mais importante é que o indicador da potência térmica da unidade varia do valor do passaporte nas condições de operação. As principais condições de operação podem ser identificadas com os valores do poder calorífico do combustível, a quantidade de combustível embutido na câmara de combustão e as propriedades de tração da unidade (tanto em funcionamento quanto em marcha lenta).

Cálculo de energia térmica

Para calcular a potência térmica necessária, você precisa usar a seguinte fórmula: P=V ∆T K

• Onde R- este é o valor de uma unidade de medida fora do sistema da quantidade de trabalho e energia (kcal/hora);
• V- o volume estimado da sala aquecida, que é calculado multiplicando o comprimento pela largura e pela altura da sala, medida na transcrição como m 3;
• ∆T- é a diferença de temperatura entre a temperatura desejada (alcançada) da sala aquecida e a temperatura climática externa (°C);
• Para- coeficiente de dissipação de calor, este é o valor condicional de perda de calor (dissipação), que caracteriza a sala aquecida pelos valores:
  • K=0,1-0,5 Sala isolada com materiais isolantes hidro-barreira e barreira de vapor. Essas instalações incluem salas de vapor (banhos, saunas), salas de produção térmica, câmaras e instalações de armazenamento. Muito bom isolamento térmico.
  • K=0,6-0,9 Construção melhorada, paredes de tijolo com isolamento duplo, poucas janelas de vidro duplo, contrapiso espesso, telhado isolante de alta qualidade. Bom isolamento térmico.
  • K=1,0-1,9 Construção padrão, alvenaria dupla, poucas janelas, telhado padrão. Isolamento térmico médio.
  • K=2,0-2,9 Estrutura de construção simplificada, alvenaria simples, construção simplificada de janelas e telhados. Pouco isolamento térmico.
  • K=3,0-4,0 Estrutura de madeira simplificada ou estrutura de chapa metálica ondulada. Sem isolamento térmico.

Ao final do cálculo, você receberá um valor em kcal/hora. Para converter este valor para kW, basta dividir esse valor por 860 e obter a potência necessária em kW.

Cálculo da potência térmica da caldeira

Ao fornecer energia térmica térmica do circuito preparação de água quente todos os fatores que afetam o modo normal de fornecimento devem ser levados em consideração água quente consumidores para obter a opção mais confiável, eficiente e econômica. Pode ser consumo de água características de design aquecedor de água e caldeira, os volumes necessários de água quente, etc. Por exemplo, na construção de habitações particulares, devido aos pequenos volumes de consumo de água quente, é frequentemente utilizado um modo de funcionamento variável da caldeira entre o aquecimento do ambiente e a preparação de água quente. Isso permite reduzir significativamente a potência das caldeiras e, consequentemente, o custo do equipamento e a operação subsequente do sistema de aquecimento.

Se houver circuitos adicionais no sistema de aquecimento, seu consumo de calor é levado em consideração por uma sobretaxa à capacidade de aquecimento no valor do valor máximo do consumo de calor de cada circuito. A potência térmica para a preparação de água quente em edifícios com consumos significativos de água quente (banheiras, saunas, cabeleireiros, etc.) está necessariamente incluída como carga térmica adicional.

Ao escolher a produção de calor de uma caldeira com queimadores atmosféricos, as flutuações sazonais na pressão do gás devem ser levadas em consideração. Com uma diminuição na pressão do gás, a potência de uma caldeira a gás cai drasticamente. Ao escolher a potência térmica de uma caldeira a gás, é aconselhável levar em consideração uma vez e meia a potência nominal da caldeira. Ao mesmo tempo, é recomendável que, para evitar falhas prematuras de uma caldeira operando constantemente com uma carga térmica máxima, em qualquer caso, forneça uma margem de 30% na escolha.

Ao utilizar volumes significativos de preparação de água quente no sistema de termoacumuladores instantâneos, a potência da instalação da caldeira não pode ser inferior à potência consumida pelo termoacumulador no consumo máximo de água quente. Se a potência necessária para o aquecimento exceder o consumo de calor do termoacumulador instantâneo, é suficiente uma sobretaxa de cinquenta por cento da potência necessária para a preparação de água quente.

No caso de utilização de instalações de caldeiras com modo variável de garantia de consumo de calor da AQS e circuito de aquecimento (caldeira de circuito duplo), deve-se levar em consideração que