Calculator de putere termică a sistemului de încălzire. Puterea termică a curentului electric și aplicarea sa practică

Motivul încălzirii conductorului constă în faptul că energia electronilor care se mișcă în el (cu alte cuvinte, energia curentului) este convertită într-un tip de energie caldă, sau Q, în timpul ciocnirii secvențiale a particulelor cu ioni ai unui element molecular, așa se formează conceptul de „putere termică”.

Lucrul curentului este măsurat folosind sistemul internațional de unități SI, aplicându-i jouli (J), definiti ca „watt” (W). Abaterea de la sistem în practică, ei pot folosi și unități din afara sistemului care măsoară munca curentului. Printre acestea se numără watt-oră (W × h), kilowatt-oră (abreviat kW × h). De exemplu, 1 Wh denotă funcționarea unui curent cu o putere specifică de 1 watt și o durată de timp de o oră.

Dacă electronii se mișcă de-a lungul unui conductor metalic fix, în acest caz toată munca utilă a curentului generat este distribuită pentru a încălzi structura metalică și, pe baza prevederilor legii conservării energiei, aceasta poate fi descrisă prin formula Q =A=IUt=I2Rt=(U2/R)*t. Astfel de rapoarte exprimă cu acuratețe binecunoscuta lege Joule-Lenz. Din punct de vedere istoric, a fost determinată pentru prima dată empiric de omul de știință D. Joule la mijlocul secolului al XIX-lea și, în același timp, independent de el, de un alt om de știință - E. Lenz. Energia termică și-a găsit aplicație practică în proiectarea tehnică încă de la invenția în 1873 de către inginerul rus A. Ladygin a unei lămpi obișnuite cu incandescență.

Puterea termică a curentului este utilizată într-o serie de aparate electrice și instalații industriale, și anume, în sobe electrice de tip încălzire termică, echipamente electrice de sudare și inventariere, aparatele de uz casnic cu efect de încălzire electrică sunt foarte frecvente - cazane, fiare de lipit, ceainice, fiare de calcat.

Efectul termic se regaseste si in industria alimentara. Cu o pondere mare de utilizare, se folosește posibilitatea de încălzire prin electrocontact, care garantează puterea termică. Se datorează faptului că curentul și puterea sa termică, influențând produsul alimentar, care are un anumit grad de rezistență, provoacă o încălzire uniformă în acesta. Puteți da un exemplu despre cum se produc cârnații: printr-un dozator special carne tocata intră în matrițe metalice, ai căror pereți servesc simultan ca electrozi. Aici se asigură o uniformitate constantă a încălzirii pe toată suprafața și volumul produsului, se menține temperatura setată, se menține valoarea biologică optimă a produsului alimentar, alături de acești factori, se menține durata muncii tehnologice și consumul de energie. cel mai mic.

Curentul termic specific (ω), cu alte cuvinte - ceea ce este eliberat pe unitate de volum pentru o anumită unitate de timp, se calculează după cum urmează. Un volum cilindric elementar al unui conductor (dV), cu o secțiune transversală a conductorului dS, lungimea dl, paralela și rezistența sunt ecuațiile R=p(dl/dS), dV=dSdl.

Conform definițiilor legii Joule-Lenz, pentru timpul alocat (dt) în volumul luat de noi, un nivel de căldură egal cu dQ=I 2 Rdt=p(dl/dS)(jdS) 2 dt=pj 2 dVdt va fi lansat. În acest caz, ω=(dQ)/(dVdt)=pj 2 și, aplicând aici legea lui Ohm pentru a stabili densitatea de curent j=γE și relația p=1/γ, obținem imediat expresia ω=jE= γE 2 Este în forma diferențială dă conceptul legii Joule-Lenz.

Unde - pierderile de căldură estimate ale clădirii, kW;

- coeficientul de contabilizare a debitului termic suplimentar al dispozitivelor de încălzire instalate din cauza rotunjirii peste valoarea calculată, luat conform tabelului. unu.

tabelul 1

- coeficient de contabilizare a pierderilor suplimentare de caldura prin dispozitivele de incalzire amplasate la gardurile exterioare in lipsa scuturilor termice, luat conform tabelului. 2.

masa 2

- pierderi de caldura, kW, conducte care trec in spatii neincalzite;

- debitul de căldură, kW, furnizat în mod regulat de la iluminat, echipamente și oameni, care trebuie luat în considerare în ansamblu pentru sistemul de încălzire al clădirii. Pentru case recoltate trebuie luate în considerare la o rată de 0,01 kW pe 1 m" din suprafața totală.

Atunci când se calculează puterea termică a sistemelor de încălzire pentru clădirile industriale, ar trebui să se ia în considerare suplimentar consumul de căldură pentru materialele de încălzire, echipamente și vehicule.

2. Pierderi de căldură estimate , kW, ar trebui calculat prin formula:

(2)

Unde: - debitul de căldură, kW, prin structurile de împrejmuire;

- pierderi de caldura, kW, pentru incalzirea aerului de ventilatie.

Cantitati și calculat pentru fiecare cameră încălzită.

3. Fluxul de căldură , kW, se calculează pentru fiecare element al anvelopei clădirii după formula:

(3)

unde A este aria estimată a anvelopei clădirii, m 2;

R este rezistența la transferul de căldură a anvelopei clădirii. m 2 °C / W, care trebuie determinat conform SNiP II-3-79 ** (cu excepția pardoselilor la sol), ținând cont de standardele stabilite pentru rezistența termică minimă a gardurilor. Pentru podelele de la sol și pereții aflați sub nivelul solului, rezistența la transferul de căldură trebuie determinată în zone de 2 m lățime paralele cu pereții exteriori, conform formulei:

(4)

Unde - rezistența la transferul de căldură, m 2 ° C / W, luată egală cu 2,1 pentru zona I, 4,3 pentru a doua, 8,6 pentru a treia zonă și 14,2 pentru suprafața rămasă a podelei;

- grosimea stratului izolator, m, luată în considerare atunci când coeficientul de conductivitate termică a izolației <1,2Вт/м 2 °С;

- temperatura de proiectare a aerului interior, °C, adoptată în conformitate cu cerințele standardelor de proiectare pentru clădiri în diverse scopuri, ținând cont de creșterea acesteia în funcție de înălțimea încăperii;

- temperatura aerului exterior calculată, °C, luată în conformitate cu apendicele 8, sau temperatura aerului unei încăperi adiacente, dacă temperatura acesteia diferă cu mai mult de 3 °C de temperatura încăperii pentru care se calculează pierderile de căldură;

- coeficient luat în funcție de poziția suprafeței exterioare a anvelopei clădirii în raport cu aerul exterior și determinat conform SNNP P-3-79 **

- pierderi suplimentare de căldură în ponderi din pierderile principale, luate în considerare:

a) pentru gardurile exterioare verticale și înclinate orientate către direcții din care în luna ianuarie vântul bate cu o viteză ce depășește 4,5 m/s cu o frecvență de cel puțin 15% conform SNiP 2.01.01-82, în valoare de 0,05 la vânt viteza de pana la 5 m/s si in valoare de 0,10 la o viteza de 5 m/s sau mai mare; într-un design tipic, pierderile suplimentare ar trebui luate în considerare în valoare de 0,05 pentru toate camerele;

b) pentru gardurile exterioare verticale și înclinate ale clădirilor cu mai multe etaje în valoare de 0,20 pentru etajele I și II; 0,15 - pentru al treilea; 0,10 - pentru etajul patru al unei clădiri cu 16 sau mai multe etaje; pentru clădirile cu 10-15 etaje trebuie luate în considerare pierderi suplimentare în valoare de 0,10 pentru etajele I și II și de 0,05 pentru etajul trei.

4. Pierderi de căldură , kW, se calculează pentru fiecare cameră încălzită cu una sau mai multe ferestre sau uși de balcon în pereții exteriori, pe baza necesității de a asigura încălzirea aerului exterior cu încălzitoare în cantitatea unui singur schimb de aer pe oră, conform formulei:

Unde - suprafața camerei, m 2;

- înălțimea încăperii de la podea la tavan, m, dar nu mai mult de 3,5.

Spațiile din care este organizată ventilația de evacuare cu un volum de evacuare care depășește un singur schimb de aer pe oră ar trebui, de regulă, să fie proiectate cu ventilație forțată cu aer încălzit. Atunci când este justificat, este permisă asigurarea încălzirii aerului exterior cu dispozitive de încălzire în încăperi separate cu un volum de aer de ventilație care nu depășește două schimburi pe oră.

În încăperile pentru care standardele de proiectare a clădirii stabilesc un volum de evacuare mai mic de un singur schimb de aer pe oră, valoarea ar trebui calculat ca consumul de căldură pentru încălzirea aerului în volumul schimbului de aer normalizat de la temperatură până la temperatură °C.

Pierdere de căldură kW, pentru încălzirea aerului exterior care intră în holurile de intrare (holuri) și în casele scărilor prin ușile exterioare care se deschid în sezonul rece în absența perdelelor aer-termice se calculează folosind formula:

Unde

- înălțimea clădirii, m:

P este numărul de persoane din clădire;

B - coeficient ținând cont de numărul de vestibule de intrare. Cu un vestibul (două uși) în - 1,0; cu două vestibule (trei uși) v = 0,6.

Calculul căldurii pentru încălzirea aerului exterior care pătrunde prin ușile scărilor încălzite fără fum, cu ieșiri din podea către logie, trebuie efectuat conform formulei (6). la

, luând pentru fiecare etaj valoarea

, distanta diferita, m. de la mijlocul usii etajului calculat pana la tavanul scarii.

La calcularea pierderilor de căldură a holurilor de intrare, a caselor scărilor și a atelierelor cu perdele aer-termice: încăperi echipate cu ventilație forțată cu suprapresiune a aerului care funcționează constant în timpul orelor de lucru, precum și la calcularea pierderilor de căldură prin uși și porți exterioare de vară și de urgență, valoarea nu trebuie luate în considerare.

Pierdere de căldură , kW, pentru încălzirea aerului care intră prin porți exterioare care nu sunt echipate cu perdele aer-termice, trebuie calculate ținând cont de viteza vântului, luată conform Anexei 8 obligatorii, și de timpul de deschidere a porții.

Calculul pierderii de încălzire: nu este necesară efectuarea de încălzire a aerului care se infiltrează prin scurgerile structurilor de închidere.

5. Pierderi de căldură , kW, conductele care trec în spații neîncălzite ar trebui determinate prin formula:

(7)

Unde: - lungimi ale secțiunilor de conducte termoizolate de diferite diametre așezate în spații neîncălzite;

- densitatea fluxului termic liniar normalizat al unei conducte izolate termic, luată conform clauzei 3.23. În același timp, grosimea stratului termoizolant , m conductele ar trebui. calculate cu formulele:

(8)

Unde - dimensiunea exterioară a conductei, m;

- conductivitatea termică a stratului termoizolant, W/(m °C);

- diferenta medie de temperatura dintre lichidul de racire si aerul ambiant pentru sezonul de incalzire.

6. Valoarea consumului anual de căldură estimat al sistemului de încălzire al clădirii

, GJ. trebuie calculat folosind formula:

Unde - numărul de grade-zile al perioadei de încălzire, luat conform Anexei 8;

A - coeficient egal cu 0,8. care trebuie luat în considerare dacă sistemul de încălzire este echipat cu dispozitive de reducere automată a debitului termic în timpul orelor nelucrătoare;

- un coeficient diferit de 0,9, care trebuie luat în considerare dacă mai mult de 75% dintre aparatele de încălzire sunt echipate cu regulatoare automate de temperatură;

Cu - un coeficient diferit de 0,95, care trebuie luat în considerare dacă la intrarea de abonat a sistemului de încălzire sunt instalate dispozitive automate de control frontal.

7. Valorile puterii termice determinate prin calcul și consumul maxim anual de căldură

, referitor la 1 m 2 din suprafața totală (pentru clădiri rezidențiale) sau utilă (pentru clădiri publice), nu trebuie să depășească valorile de control reglementare prevăzute în Anexa 25 obligatorie.

8. Consum de lichid de răcire ,.kg/h. iar sistemul de încălzire ar trebui să fie determinat de formula:

(11)

Unde Cu - capacitatea termică specifică a apei, luată egală cu 4,2 kJ / (kg 0 С);

- diferenta de temperatura. °C, lichid de răcire la intrarea și evacuarea sistemului;

- puterea termică a sistemului, kW. determinată prin formula (1) luând în considerare emisiile de căldură din gospodărie .

9. Putere termică estimată

, kW, fiecare încălzitor trebuie determinat prin formula:

Unde

trebuie calculată în conformitate cu 2-4 din prezenta anexă;

- pierderi de căldură, kW, prin pereții interiori care separă încăperea pentru care se calculează puterea termică a încălzitorului de încăperea adiacentă, în care este posibilă o scădere a temperaturii de funcționare în timpul reglajului. valoarea

trebuie luate în considerare numai la calcularea puterii termice a aparatelor de încălzire, pe conexiunile la care sunt proiectate regulatoarele automate de temperatură. În același timp, pierderile de căldură trebuie calculate pentru fiecare cameră.

numai printr-un perete interior la o diferență de temperatură între camerele interioare de 8 0 С;

- flux de caldura. kW, de la conductele de încălzire neizolate așezate în interior;

- flux de căldură, kW, furnizat în mod regulat spațiilor din aparate electrice, iluminat, echipamente de proces, comunicații, materiale și alte surse. La calcularea puterii termice a aparatelor de încălzire din clădiri rezidențiale, publice și administrative, valoarea

nu trebuie luate în considerare.

Cantitatea de eliberare de căldură menajeră este luată în considerare pentru întreaga clădire în ansamblu atunci când se calculează puterea termică a sistemului de încălzire și debitul total al lichidului de răcire.

2.3. CARACTERISTICI TERMICE SPECIFICE

Pierderea totală de căldură a clădirii Q zd este de obicei atribuită la 1 m 3 din volumul său exterior și la 1 ° C din diferența de temperatură calculată. Indicatorul rezultat q 0, W / (m 3 K), se numește caracteristica termică specifică a clădirii:

(2.11)

unde V n - volumul părții încălzite a clădirii conform măsurării exterioare, m 3;

(t în -t n.5) - diferența de temperatură estimată pentru incinta principală a clădirii.

Caracteristica termică specifică, calculată după calcularea pierderilor de căldură, este utilizată pentru evaluarea termică a soluțiilor de proiectare și planificare a clădirii, comparând-o cu valorile medii pentru clădiri similare. Pentru clădirile rezidențiale și publice, evaluarea se face în funcție de consumul de căldură raportat la I m 2 din suprafața totală.

Valoarea caracteristicii termice specifice este determinată în primul rând de dimensiunea deschiderilor de lumină în raport cu suprafața totală a gardurilor exterioare, deoarece coeficientul de transfer de căldură de umplere a deschiderilor de lumină este mult mai mare decât coeficientul de transfer de căldură al altor garduri. În plus, depinde de volumul și forma clădirilor. Clădirile de volum mic au o caracteristică sporită, precum și clădirile înguste de configurație complexă, cu perimetrul mărit.

Pierderile reduse de căldură și, în consecință, caracteristica termică sunt clădirile, a căror formă este apropiată de un cub. Există și mai puține pierderi de căldură din structurile sferice de același volum datorită unei reduceri a suprafeței exterioare.

Caracteristica termică specifică depinde și de zona de construcție a clădirii din cauza modificărilor proprietăților de protecție termică ale gardului. În regiunile nordice, cu o scădere relativă a coeficientului de transfer termic al gardurilor, această cifră este mai mică decât în ​​cele sudice.

Valorile caracteristicilor termice specifice sunt date în literatura de referință.

Aplicând-o, determinați pierderea de căldură a clădirii conform indicatorilor agregați:

unde β t este un factor de corecție care ia în considerare modificarea caracteristicilor termice specifice atunci când diferența reală de temperatură calculată se abate de la 48 °:

(2.13)

Astfel de calcule ale pierderilor de căldură fac posibilă stabilirea necesarului aproximativ de energie termică în planificarea pe termen lung a rețelelor și stațiilor termice.

3.1 CLASIFICAREA SISTEMELOR DE ÎNCĂLZIRE

Instalațiile de încălzire sunt proiectate și instalate în timpul construcției clădirii, legând elementele acestora cu structurile clădirii și cu aspectul spațiilor. Prin urmare, încălzirea este considerată o ramură a echipamentelor de construcții. Apoi instalațiile de încălzire funcționează pe toată durata de viață a structurii, fiind unul dintre tipurile de echipamente inginerești ale clădirilor. Următoarele cerințe sunt impuse instalațiilor de încălzire:

1 - sanitar si igienic: mentinerea unei temperaturi uniforme a incintei; limitarea temperaturii suprafeței dispozitivelor de încălzire, posibilitatea curățării acestora.

2 - economic: investiții de capital și costuri de exploatare reduse, precum și consum redus de metal.

3 - arhitectural si constructii: respectarea amplasamentului spatiului, compactitatea, coordonarea cu structurile cladirilor, coordonarea cu timpul de constructie a cladirilor.

4 - producție și instalare: mecanizarea fabricației pieselor și ansamblurilor, numărul minim de elemente, reducerea costurilor cu forța de muncă și creșterea productivității în timpul instalării.

5 - operațional: fiabilitate și durabilitate, simplitate și comoditate de gestionare și reparare, zgomot și siguranță de funcționare.

Fiecare dintre aceste cerințe trebuie luată în considerare atunci când alegeți o instalație de încălzire. Cu toate acestea, cerințele sanitare și igienice și operaționale sunt considerate de bază. Instalația trebuie să poată transfera în încăpere cantitatea de căldură care se modifică în funcție de pierderea de căldură.

Sistem de încălzire - un set de elemente structurale concepute pentru a primi, transfera și transfera cantitatea necesară de energie termică în toate încăperile încălzite.

Sistemul de încălzire este format din următoarele elemente structurale principale (Fig. 3.1).

Orez. 3.1. Schema schematică a sistemului de încălzire

1- schimbator de caldura; 2 și 4 - conducte termice de alimentare și retur; 3- incalzitor.

schimbător de căldură 1 pentru obţinerea energiei termice prin arderea combustibilului sau din altă sursă; dispozitive de încălzire 3 pentru transferul căldurii în cameră; conductele de căldură 2 și 4 - o rețea de conducte sau canale pentru transferul de căldură de la schimbătorul de căldură la încălzitoare. Transferul de căldură se realizează printr-un purtător de căldură - lichid (apă) sau gazos (abur, aer, gaz).

1. În funcție de tipul de sistem, acestea se împart în:

Apă;

Aburi;

Aer sau gaz;

Electric.

2. În funcție de locația sursei de căldură și a încăperii încălzite:

Local;

Central;

Centralizat.

3. După metoda de circulație:

Cu circulatie naturala;

Cu circulatie mecanica.

4. Apă în funcție de parametrii lichidului de răcire:

Temperatură joasă TI ≤ 105°C;

Temperatură ridicată Tl>l05 0 C .

5. Apă și abur în direcția de mișcare a lichidului de răcire în rețea:

fundături;

Cu trafic de trecere.

6. Apă și abur conform schemei de conectare a dispozitivelor de încălzire cu țevi:

cu o singură conductă;

Cu două conducte.

7. Apă la locul așezării conductelor de alimentare și retur:

Cu cablaj superior;

Cu cabluri de jos;

Circulație inversată.

8. Abur prin presiunea aburului:

Vacuum abur R a<0.1 МПа;

Presiune joasă Pa = 0,1 - 0,47 MPa;

Presiune înaltă Pa > 0,47 MPa.

3.2. PENTRU CĂLDURĂ

Purtătorul de căldură pentru sistemul de încălzire poate fi orice mediu care are o capacitate bună de a acumula energie termică și de a schimba proprietățile termice, este mobil, ieftin, nu înrăutățește condițiile sanitare din cameră și vă permite să controlați eliberarea căldurii, inclusiv automat. În plus, lichidul de răcire trebuie să contribuie la îndeplinirea cerințelor pentru sistemele de încălzire.

Cele mai utilizate în sistemele de încălzire sunt apa, vaporii de apă și aerul, deoarece acești purtători de căldură îndeplinesc în cea mai mare măsură cerințele de mai sus. Luați în considerare proprietățile fizice de bază ale fiecăruia dintre lichidele de răcire care afectează proiectarea și funcționarea sistemului de încălzire.

Proprietăți apă: capacitate termică mare, densitate mare, incompresibilitate, dilatare la încălzire cu densitate descrescătoare, creștere a punctului de fierbere cu creșterea presiunii, eliberare de gaze absorbite cu creșterea temperaturii și scăderea presiunii.

Proprietăți pereche: densitate scăzută, mobilitate mare, entalpie mare datorită căldurii latente de transformare de fază (Tabelul 3.1), creșterea temperaturii și a densității odată cu creșterea presiunii.

Proprietăți aer: capacitate termică și densitate scăzute, mobilitate ridicată, scădere a densității la încălzire.

O scurtă descriere a parametrilor purtătorilor de căldură pentru sistemul de încălzire este dată în tabel. 3.1.

Tabelul 3.1. Parametrii principalelor lichide de răcire.

* Căldura latentă de transformare de fază.

4.1. PRINCIPALE TIPURI, CARACTERISTICI ȘI APLICARE ALE SISTEMELOR DE ÎNCĂLZIRE

Încălzirea apei datorită unui număr de avantaje față de alte sisteme este în prezent cea mai răspândită. Pentru a înțelege dispozitivul și principiul de funcționare al sistemului de încălzire a apei, luați în considerare diagrama sistemului prezentată în Fig. 4.1.

Fig. 4.1 Schema unui sistem de încălzire a apei cu două conducte cu cablaj superior și circulație naturală.

Apa încălzită în generatorul de căldură K la o temperatură T1 intră în conducta de căldură - montantul principal I în conductele de căldură principale de alimentare 2. Prin conductele de căldură principale de alimentare, apa caldă intră în conductele de alimentare 9. Apoi, prin conductele de alimentare. 13, apa caldă pătrunde în dispozitivele de încălzire 10, prin pereți, căldură care este transferată în aerul din încăpere. De la încălzitoare, apa răcită cu o temperatură de T2 prin conductele de retur 14, coloanele de retur II și conductele de căldură principale de retur 15 revine la generatorul de căldură K, unde este din nou încălzită la temperatura T1 și apoi are loc circulația într-un inel închis.

Sistemul de incalzire a apei este inchis hidraulic si are o anumita capacitate de dispozitive de incalzire, conducte de caldura, fitinguri, i.e. volum constant de apă care îl umple. Când temperatura apei crește, aceasta se extinde și într-un sistem de încălzire închis, umplut cu apă, presiunea hidraulică internă poate depăși rezistența mecanică a elementelor sale. Pentru a preveni acest lucru, sistemul de încălzire a apei dispune de un vas de expansiune 4, conceput pentru a găzdui creșterea volumului de apă atunci când este încălzită, precum și pentru a elimina aerul prin acesta în atmosferă, atât la umplerea sistemului cu apă. iar în timpul funcționării acestuia. Pentru a regla transferul de căldură al dispozitivelor de încălzire, supapele de control 12 sunt instalate pe conexiunile la acestea.

Înainte de punere în funcțiune, fiecare sistem este umplut cu apă de la alimentarea cu apă 17 prin conducta de retur la conducta de semnal 3 în rezervorul de expansiune 4. Când nivelul apei din sistem se ridică la nivelul țevii de preaplin și apa curge în chiuveta situată în camera cazanului, supapa de pe conducta de semnalizare este închisă și umplerea sistemului cu apă este oprită.

În cazul încălzirii insuficiente a dispozitivelor din cauza înfundarii conductelor sau fitingurilor, precum și în cazul unei scurgeri, apa din coloanele individuale poate fi scursă fără a goli și a opri funcționarea altor părți ale sistemului. Pentru a face acest lucru, închideți supapele sau robinetele 7 de pe coloane. Un dop este deșurubat de la tee 8, instalat în partea inferioară a coloanei, și un furtun flexibil este atașat la fitingul de ridicare, prin care apa din conductele de căldură și aparate curge în canalizare. Pentru ca apa să se scurgă mai repede și ca paharul să se scurgă complet, se deșuruba un dop de la tea superioară 8. Prezentat în fig. 4.1-4.3 sistemele de încălzire se numesc sisteme cu circulație naturală. În acestea, mișcarea apei se realizează sub acțiunea diferenței de densitate dintre apa răcită după dispozitivele de încălzire și apa caldă care intră în sistemul de încălzire.

Sistemele verticale cu două conducte cu cablare superioară sunt utilizate în principal pentru circulația naturală a apei în sistemele de încălzire pentru clădiri de până la 3 etaje inclusiv. Aceste sisteme, în comparație cu sistemele cu o distribuție mai scăzută a conductei de alimentare (Fig. 4.2), au o presiune de circulație naturală mai mare, este mai ușor să eliminați aerul din sistem (printr-un vas de expansiune).

Orez. 7.14. Schema unui sistem de încălzire a apei cu două conducte cu cablaj inferior și circulație naturală

K-cazan; 1-montant principal; 2, 3, 5-conexiuni, preaplin, conducte de semnal ale vasului de expansiune; 4 - vas de expansiune; 6-linie aeriana; 7 - colector de aer; 8 - linii de alimentare; 9 - supape de reglare pentru aparate de încălzire; 10-dispozitive de încălzire; 11-eyelinere inversate; 12-risers de retur (apa rece); 13-risor de alimentare (apa calda); 14-tee cu un dop de scurgere; 15- robinete sau supape pe coloane; 16, 17 - conducte principale de alimentare și retur; Supape cu 18 oprire sau robinete pe conductele principale de căldură pentru reglarea și închiderea ramurilor individuale; 19 - robinete de aer.

Fig. 4.3 Schema unui sistem de încălzire a apei cu o singură conductă cu cablaj superior și circulație naturală

Un sistem cu două conducte cu o locație inferioară atât a autostrăzilor, cât și a circulației naturale (Fig. 4.3) are un avantaj față de un sistem cu un cablaj superior: instalarea și punerea în funcțiune a sistemelor pot fi efectuate etaj cu etaj pe măsură ce clădirea este ridicată. : este mai convenabil să operați sistemul, deoarece supapele și robinetele de pe montantele de alimentare și retur sunt situate dedesubt și într-un singur loc. Sistemele verticale cu două conducte cu cablare inferioară sunt utilizate în clădirile joase cu robinete de reglare dublă pentru aparatele de încălzire, ceea ce se explică prin stabilitatea hidraulică și termică ridicată în comparație cu sistemele cu cablaj superior.

Eliminarea aerului din aceste sisteme se realizează prin supapele de aer 19 (Fig. 4.3).

Principalul avantaj al sistemelor cu două conducte, indiferent de metoda de circulație a transportorului de căldură, este furnizarea de apă cu cea mai mare temperatură TI către fiecare radiator, ceea ce asigură diferența maximă de temperatură TI-T2 și, în consecință, suprafața minimă. zona dispozitivelor. Cu toate acestea, într-un sistem cu două țevi, în special cu cablarea superioară, există un consum semnificativ de țevi și instalarea este complicată.

În comparație cu sistemele de încălzire cu două conducte, sistemele verticale cu o singură conductă cu secțiuni de închidere (Fig. 4.3, partea stângă) au mai multe avantaje: cost inițial mai mic, instalare mai ușoară și conducte termice mai scurte, aspect mai frumos. Dacă dispozitivele situate în aceeași încăpere sunt conectate în funcție de circuitul de curgere la montantul de pe ambele părți, atunci unul dintre ele (montajul din dreapta din Fig. 4.3) este echipat cu o supapă de reglare. Astfel de sisteme sunt utilizate în clădirile industriale joase.

Pe fig. 4.5 prezintă o diagramă a sistemelor de încălzire orizontale cu o singură conductă. Apa caldă în astfel de sisteme intră în dispozitivele de încălzire ale aceleiași etaje dintr-o conductă de căldură așezată orizontal. Reglarea și includerea dispozitivelor individuale în sistemele orizontale cu secțiuni trase (Fig. 4.5 b) se realizează la fel de ușor ca și în sistemele verticale. În sistemele de curgere orizontală (Fig. 4.5 a, c), reglarea se poate face numai etaj cu podea, ceea ce este dezavantajul lor semnificativ.

Orez. 4.5. Schema sistemelor orizontale de încălzire a apei cu o singură conductă

a, c - curgătoare; b- cu sectiuni trase.

Orez. 4.6 Sisteme de încălzire a apei cu circulație artificială

1 - vas de expansiune; 2 - reteaua aeriana; 3 - pompă de circulație; patru - schimbător de căldură

Principalele avantaje ale sistemelor orizontale cu o singură conductă includ consumul de conducte mai mic decât în ​​sistemele verticale, posibilitatea de a porni sistemul pe etaje și standarditatea nodurilor. În plus, sistemele orizontale nu necesită perforarea în tavan, iar instalarea lor este mult mai ușoară în comparație cu sistemele verticale. Ele sunt destul de utilizate pe scară largă în clădirile industriale și publice.

Avantajele generale ale sistemelor cu circulație naturală a apei, care în unele cazuri predetermina alegerea lor, sunt simplitatea relativă a dispozitivului și funcționarea; lipsa unei pompe și necesitatea unei acționări electrice, funcționare fără zgomot; durabilitate comparativă cu funcționare corectă (până la 30-40 de ani) și asigurarea unei temperaturi uniforme a aerului în cameră în timpul perioadei de încălzire. Cu toate acestea, în sistemele de încălzire a apei cu circulație naturală, presiunea naturală este foarte mare. Prin urmare, cu o lungime mare a inelelor de circulație (> 30 m) și, în consecință, cu rezistență semnificativă la mișcarea apei în acestea, diametrele conductelor, conform calculului, sunt foarte mari, iar sistemul de încălzire este numite neprofitabile din punct de vedere economic atât din punct de vedere al costurilor iniţiale, cât şi în timpul exploatării.

În legătură cu cele de mai sus, domeniul de aplicare al sistemelor cu circulație naturală este limitat la clădirile civile izolate, unde zgomotul și vibrațiile sunt inacceptabile, încălzirea apartamentelor și etajele superioare (tehnice) ale clădirilor înalte.

Sistemele de încălzire cu circulație artificială (Fig. 4.6-4.8) sunt fundamental diferite de sistemele de încălzire a apei cu circulație naturală prin aceea că în ele, pe lângă presiunea naturală rezultată din răcirea apei în aparate și conducte, se creează mult mai multă presiune prin o pompă de circulație, care este instalată pe conducta principală de retur în apropierea cazanului, iar rezervorul de expansiune este conectat nu la alimentare, ci la conducta termică de retur lângă conducta de aspirație a pompei. Cu această conexiune a rezervorului de expansiune, aerul nu poate fi evacuat din sistem prin acesta, prin urmare, liniile de aer, colectoarele de aer și supapele de aer sunt utilizate pentru a elimina aerul din rețeaua de conducte de căldură și aparate de încălzire.

Luați în considerare schemele sistemelor verticale de încălzire cu două conducte cu circulație artificială (Fig. 4.6). În stânga este un sistem cu o linie de alimentare superioară, iar în dreapta un sistem cu o poziție inferioară a ambelor linii. Ambele sisteme de încălzire aparțin așa-numitelor sisteme de blocaj, în care există adesea o diferență mare de pierdere de presiune în inelele de circulație individuale, deoarece. lungimile lor sunt diferite: cu cât dispozitivul este situat mai departe de cazan, cu atât lungimea inelului acestui dispozitiv este mai mare. Prin urmare, în sistemele cu circulație artificială, în special cu o lungime mare de conducte termice, este indicat să se utilizeze mișcarea asociată a apei în rețeaua de alimentare și răcită conform schemei propuse de prof. V. M. Chaplin. Conform acestei scheme (Fig. 4.7), lungimea tuturor inelelor de circulație este aproape aceeași, drept urmare este ușor să obțineți o pierdere egală de presiune în ele și o încălzire uniformă a tuturor dispozitivelor. SNiP recomandă ca astfel de sisteme să fie instalate cu mai mult de 6 ramificatoare într-o ramură.Dezavantajul acestui sistem în comparație cu unul fără fund este o lungime totală puțin mai mare a conductelor de căldură și, ca urmare, o lungime cu 3-5% mai mare. costul initial al sistemului.

Fig.4.7. Schema unui sistem de încălzire a apei cu două conducte cu cablaj superior și mișcarea asociată a apei în liniile de alimentare și retur și circulație artificială

1 - schimbator de caldura; 2, 3, 4, 5 - circulație, conectare, semnal , rezervor de expansiune țeavă de preaplin; 6 - vas de expansiune; 7- alimentarea conductei termice principale; 8 - colector de aer; 9 - încălzitor; 10 - supapă de reglare dublă; 11 - conductă de retur; 12 - pompa.

LA anul trecut sisteme de încălzire cu o singură conductă utilizate pe scară largă, cu așezarea inferioară a conductelor de apă caldă și răcită (Fig. 4.8) cu circulație artificială a apei.

Riserele sistemelor conform schemelor b sunt împărțite în ridicare și coborâre. Sisteme de ridicare conform schemelor A,înși G constau din secțiuni de ridicare și coborâre, de-a lungul părții superioare, de obicei sub podeaua etajului superior, acestea sunt conectate printr-o secțiune orizontală. Riserele sunt așezate la o distanță de 150 mm de marginea deschiderii ferestrei. Lungimea conexiunilor la dispozitivele de încălzire este luată ca standard - 350 mm; încălzitoarele sunt deplasate de pe axa ferestrei spre colț.

Fig 4.8.Soiuri ( c, b, c, e) sisteme de încălzire a apei cu o singură conductă cu cablaj inferior

Pentru a regla transferul de căldură al dispozitivelor de încălzire, sunt instalate supape cu trei căi de tip KRTP, iar în cazul secțiunilor de închidere deplasate, sunt instalate supape cu șartă cu rezistență hidraulică redusă de tip KRPSH.

Un sistem cu o singură țeavă cu cablaj inferior este convenabil pentru clădirile cu podea fără mansardă, are stabilitate hidraulică și termică crescută. Avantajele sistemelor de încălzire cu o singură conductă sunt diametrul mai mic al conductelor, datorită presiunii mai mari create de pompă; interval mai mare; instalare mai ușoară și o posibilitate mai mare de unificare a părților conductelor de căldură, a ansamblurilor de instrumente.

Dezavantajele sistemelor includ depășirea dispozitivelor de încălzire în comparație cu sistemele de încălzire cu două conducte.

Domeniul de aplicare al sistemelor de încălzire cu o singură conductă este divers: clădiri rezidențiale și publice cu mai mult de trei etaje, întreprinderi de producție etc.

4.2. SELECTAREA SISTEMULUI DE ÎNCĂLZIRE

Sistemul de încălzire este ales în funcție de scopul și modul de funcționare al clădirii. Luați în considerare cerințele pentru sistem. Sunt luate în considerare categoriile de pericol de incendiu și explozie ale incintei.

Principalul factor care determină alegerea unui sistem de încălzire este regimul termic al spațiilor principale ale clădirii.

Având în vedere avantajele economice, de achiziție și instalare și unele avantaje operaționale, SNiP 2.04.05-86, p.3.13 recomandă proiectarea, de regulă, a sistemelor de încălzire a apei cu o singură conductă din componente și piese unificate; atunci când este justificat, este permisă utilizarea sistemelor cu două conducte.

Regimul termic al spațiilor unor clădiri trebuie menținut neschimbat pe tot parcursul sezonului de încălzire, în timp ce alte clădiri pot fi modificate pentru a reduce costurile cu forța de muncă zilnic și săptămânal, în zilele de sărbători, amenajări, reparații și alte lucrări.

Clădirile civile, industriale și agricole cu regim termic constant pot fi împărțite în 4 grupe:

1) clădiri ale spitalelor, maternităților și instituțiilor similare medicale și preventive de utilizare non-stop (cu excepția spitalelor de psihiatrie), ale căror spații sunt supuse cerințelor sanitare și igienice sporite;

2) clădiri ale instituțiilor pentru copii, clădiri rezidențiale, cămine, hoteluri, case de odihnă, sanatorie, pensiuni, policlinici, ambulatori, farmacii, spitale de psihiatrie, muzee, expoziții, biblioteci, băi, depozite de cărți;

3) clădiri de piscine, gări, aeroporturi;

4) cladiri industriale si agricole cu proces tehnologic continuu.

De exemplu, în clădirile din al doilea grup, Încălzire a apei cu radiatoare și convectoare (cu excepția spitalelor și băilor). Temperatura limită a lichidului de răcire cu apă este luată în sisteme cu două conducte egale cu 95 ° C, în sistemele cu o singură conductă ale clădirilor (cu excepția băilor, spitalelor și instituțiilor pentru copii) -105 ° C (pentru convectoare cu o carcasă de până la 130 °C). °C). Pentru încălzirea caselor scărilor, este posibilă creșterea temperaturii de proiectare până la 150°C. În clădirile cu ventilație de alimentare cu funcționare non-stop, în principal în clădirile muzeelor, galeriilor de artă, depozitelor de cărți, arhivelor (cu excepția spitalelor și instituțiilor pentru copii), se amenajează încălzire centrală cu aer.

Sistemele de încălzire ar trebui să fie proiectate cu circulație a pompei, cablare inferioară, fundături cu așezarea deschisă a coloanelor în primul rând.

Sistemele rămase sunt adoptate în funcție de condițiile locale: soluție arhitecturală și de amenajare, regimul termic necesar, tipul și parametrii lichidului de răcire din rețeaua de încălzire exterioară etc.

Principiul de funcționare al generatorului de căldură

Puterea termică a generatorului de căldură- aceasta este cantitatea de căldură generată în timpul arderii combustibilului, furnizată cuptorului (arzătorului) pe unitatea de timp. Indicatorul caracteristic al puterii termice a unei unități de încălzire cu combustibil solid este considerat a fi valoarea KW pentru 1 oră de funcționare. Pe de o parte, acest lucru este convenabil, pe de altă parte, nu este în întregime corect. Pur și simplu, nici producătorul însuși nu poate spune, fără ambiguitate și exact, ce putere termică are unitatea de încălzire, el știe doar din propriile calcule (teoretice sau practice). Dar cel mai important lucru este că indicatorul puterii termice a unității variază de la valoarea pașaportului în condiții de funcționare. Principalele condiții de funcționare pot fi identificate cu valorile puterii calorice a combustibilului, cantității de combustibil încorporat în camera de ardere și proprietățile de tracțiune ale unității (atât în ​​funcțiune, cât și în gol).

Calculul puterii termice

Pentru a calcula puterea termică necesară, trebuie să luați următoarea formulă: P=V ∆T K

• Unde R- aceasta este valoarea unei unități de măsură în afara sistemului a cantității de muncă și energie (kcal / oră);
• V- volumul estimat al încăperii încălzite, care se calculează prin înmulțirea lungimii cu lățimea și înălțimea încăperii, măsurat în transcriere ca m 3;
• ∆T- aceasta este diferența de temperatură dintre temperatura dorită (realizată) a încăperii încălzite și temperatura climatică exterioară (°C);
• La- coeficientul de disipare a căldurii, aceasta este valoarea condiționată a pierderii de căldură (disiparea), care caracterizează camera încălzită prin valorile:
  • K=0,1-0,5 Camera izolata cu materiale izolatoare hidrobariera si bariera de vapori. Astfel de spații includ băi de aburi (băi, saune), săli de producție termică, camere și spații de depozitare. Izolatie termica foarte buna.
  • K=0,6-0,9 Construcție îmbunătățită, pereți din cărămidă dublu izolat, puține ferestre cu geam dublu, pardoseală groasă, acoperiș izolant de înaltă calitate. Izolație termică bună.
  • K=1,0-1,9 Construcție standard, zidărie dublă, puține ferestre, acoperiș standard. Izolatie termica medie.
  • K=2,0-2,9 Structură simplificată a clădirii, zidărie simplă, construcție simplificată de ferestre și acoperiș. Puțină izolare termică.
  • K=3,0-4,0 Structură simplificată din lemn sau structură din tablă ondulată. Fara izolatie termica.

La sfârșitul calculului, veți primi o valoare în kcal/oră. Pentru a converti această valoare în kW, doar împărțiți această valoare la 860 și obțineți puterea necesară în kW.

Calculul puterii termice a cazanului

La furnizarea energiei termice termice a circuitului prepararea apei calde ar trebui luați în considerare toți factorii care afectează modul normal de aprovizionare apa fierbinte consumatorilor să obțină cea mai fiabilă, eficientă și mai rentabilă opțiune. Acesta poate fi modul de consum de apă, caracteristici de proiectare boiler și centrală de cazan, volumele necesare de apă caldă etc. De exemplu, în construcția de locuințe private, din cauza volumelor mici de consum de apă caldă, se folosește adesea un mod de funcționare variabil al centralei de cazan între încălzirea spațiului și prepararea apei calde. Acest lucru vă permite să reduceți semnificativ puterea cazanelor și, în consecință, costul echipamentelor și funcționarea ulterioară a sistemului de încălzire.

Dacă în sistemul de încălzire există circuite suplimentare, consumul de căldură al acestora este luat în considerare printr-o suprataxă la capacitatea de încălzire în valoare maximă a consumului de căldură al fiecărui circuit. Puterea de căldură pentru prepararea apei calde în clădirile cu consum semnificativ de apă caldă (băi, saune, coafor etc.) este inclusă în mod necesar ca încărcătură suplimentară de căldură.

Atunci când alegeți puterea termică a unei centrale de cazane cu arzătoare atmosferice, trebuie luate în considerare fluctuațiile sezoniere ale presiunii gazului. Odată cu scăderea presiunii gazului, puterea unui cazan pe gaz scade brusc. Atunci când alegeți puterea termică a unui cazan pe gaz, este indicat să luați în considerare de o dată și jumătate puterea nominală a cazanului. În același timp, se recomandă ca, pentru a preveni defecțiunea prematură a unui cazan care funcționează constant cu o sarcină termică maximă, în orice caz, să se asigure o marjă de 30% la alegere.

La utilizarea unor volume semnificative de preparare a apei calde in sistemul de incalzire instantanee de apa, puterea instalatiei cazanului nu poate fi mai mica decat puterea consumata de incalzitorul de apa la consumul maxim de apa calda. Dacă puterea necesară pentru încălzire depășește consumul de căldură al încălzitorului instantaneu de apă, atunci este suficientă o suprataxă de cincizeci la sută din puterea necesară pentru prepararea apei calde.

În cazul utilizării centralelor termice cu un mod variabil de asigurare a consumului de căldură al ACM și al circuitului de încălzire (cazan cu dublu circuit), trebuie avut în vedere faptul că