Руководство по проектированию и устройству обогреваемых полов жилых и общественных зданий, строящихся в северной строительно-климатической зоне - файл n1.doc

приобрести
Руководство по проектированию и устройству обогреваемых полов жилых и общественных зданий, строящихся в северной строительно-климатической зоне
скачать (5587 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc5587kb.10.06.2012 07:34скачать

n1.doc

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11

Пример 5. Электрическая система с кабелем, уложенным в воздушной прослойке


Исходные данные. Общие исходные данные те же, что и в примере 1 (см. рис. 32). Коэффициент запаса по мощности электрической системы обогрева k = 1,1; стоимость электрической энергии Cэ = 4 коп/(кВт · ч), напряжение питания U = 220 В.

Расчет

1. Как и в примере 1, для характерных помещений имеем:

?српл = 18; tср = 18; t?ср = 18,95 °С; qпл = 0.

2. По формуле (74) вычисляют экономически целесообразное сопротивление теплопередаче от уровня заложения нагревательных элементов к воздуху подполья R?экн, используя определенное в примере 1 (п. 6) N = 1,407 руб · ккал/(м4 · ч · °С · год):



3. По формуле (22) определяется плотность теплового потока в подполье qн:

qн = (tср - tн) n / R?экн = [18 - (-55)] 0,9 / 2,71 = 24,24 ккал/(м2 · ч).

4. По формуле (75) вычисляются необходимые удельная qк и общая Qк тепловые мощности нагревательного устройства:

qк = k (qпл + qн) = 1,1 (0 + 24,24) = 26,7 ккал/(м2 · ч).

Примем площадь пола, обогреваемую одним нагревательным устройством, равной 60 м2 (полезная площадь квартиры). Тогда Qк = qк Fк = 26,7 · 60 = 1600 ккал/ч или 1,86 кВт.

5. По номограмме рис. 22 определяют величину ??н, используя значения tв = 20 °С и qн = 24,24 ккал/(м2 · ч). Находим ??н = 4,92 ккал/(м2 · ч · °С).

6. По формуле (29) вычисляют постоянную составляющую сопротивления теплопередаче R, используя определенное в примере 1 (п. 12) значение

Rк.с = 0,1198 м2 · ч · °С/ккал;

R = 1 / ??н + Rк.с + 1 / ?н = 1 / 4,92 + 0,1198 + 1 / 15 = 0,389 м2 · ч · °С/ккал.

При машинном счете ??н определяется из системы уравнений (30) и (31).

7. По формуле (33) определяют толщину разнородного слоя изоляции ?из, используя из примера 1 (п. 2) значение :



8. Определяется переменная составляющая удельных приведенных затрат для характерных помещений Пmin по формуле (76):



9. Примем греющий провод ПОСХВТ 1Ч1,4 (ТУ 16.505.524-73), который в соответствии с табл. 3 имеет следующие характеристики: Dк = 3,4 · 10-3 м; A = 0,414 · 10-3 Ом/(м · °С); B = 0,401 · 10-3 Ом · ч/ккал; C = 0,0827 Ом/м; E = 440 [ккал/(В · ч)]2; F = l,205; ?l = 0,212 ккал/(м · ч · °С); D = 200 °С.

Для определения температуры поверхности изоляции провода ?к вычисляется величина

U / Qк = 220 / 1600 = 0,1375 В · ч/ккал.

По номограмме рис. 29 находим ?к = 48,7 °С < 70.

10. Вычисляется необходимый шаг раскладки провода h по формуле (88):

h = ?l (?к - tср) / qк = 0,212 (48,7 - 18) / 26,7 = 0,244 м > 10 Dк.

11. Определяется необходимая длина провода Lк по формуле (91):

Lк = Fк / h = 60 / 0,244 = 246 м.

12. По формуле (92) вычисляется расчетное электрическое сопротивление элемента rt:

rt = Lк (A ?к + B Qк / Lк + C) = 246 (0,414 · 10-3 · 48,7 + 0,401 · 10-3 · 1600 / 246 + 0,0827) = 26 Ом.

13. По формуле (94) определяется расчетный ток в проводе I:

I = U / rt = 220 / 26 = 8,47 А.

14. По формуле (95) производится проверка правильности выполненного расчета:

U2 / rt = 2202 / 26 = 1860 Вт; Qк / 0,86 = 1600 / 0,86 = 1860 Вт.

Расчет выполнен верно.

При машинном счете шаг раскладки h и температура поверхности изоляции провода ?к вычисляются по формулам (79) и (80):

h = Fк Qк ?l (A tср + C) / (0,86 U2 ?l - A Q2к - B ?l Q2к) = 60 · 1600 · 0,212 (0,414 · 10-3 · 18 + 0,0827) / (0,86 · 2202 · 0,212 - 0,414 · 10-3 · 16002 - 0,401 · 10-3 · 0,212 · 16002) = 0,244 м;

?к = qк h / ?l + tсp = 26,7 · 0,244 / 0,212 + 18 = 48,7 °С.

Из проведенного расчета видно, что формулы (79) и (80) относительно просты и ими можно пользоваться и при ручном счете. В этом случае номограмму рис. 29 следует использовать для ориентировочных расчетов.

15. Используя известные значения Fк, Lк и h, конструируют нагревательный элемент.

16. Рассчитаем нагревательный элемент, обогревающий участки пола с различными температурными режимами. Пусть одним нагревательным элементом обогреваются площадь пола, примыкающего к торцовой наружной стене здания, на которой не установлены нагревательные приборы (зона 1 на рис. 19), и часть площади пола характерных помещений. Величины этих площадей соответственно составляют Fк1 = 15 и Fк2 = 20 м2. В соответствии с табл. 2 расчетные средние температура и плотность теплового потока для зоны 1 составляют:

?српл = tв + 1 = 20 + 1 = 21 °С; qпл = 27 ккал/(м2 · ч).

17. Ввиду полной аналогии с примером 1 (пп. 18 - 21) средняя температура на уровне заложения нагревательного элемента в рассматриваемой зоне будет равна: tср = 30,74 °С.

18. Так как сопротивление теплопередаче от уровня заложения нагревательного элемента к воздуху подполья сравнительно велико R?экн > 2 м2 · ч · °С/ккал, корректировка его для нехарактерных помещений не производится.

19. Определяется плотность теплового потока в подполье qн1 по формуле (22):

qн1 = (tср1 - tн) n / R?экн = [30,74 - (-55)] 0,9 / 2,71 = 28,5 ккал/(м2 · ч).

20. По формулам (75) и (89) вычисляются необходимые мощности частей нагревательного элемента, уложенных в каждой зоне qк1, Qк1, Qк2:

qк1 = k (qпл1 + qн1) = 1,1 (27 + 28,5) = 61 ккал/(м2 · ч);

Qк1 = qк1 Fк1 = 61 · 15 = 915 ккал/ч;

Qк2 = qк2 Fк2 = 26,7 · 20 = 534 ккал/ч.

21. По формулам (90) вычисляется распределение падений напряжения между частями нагревательного элемента U1 и U2:

U1 = U Qк1 / (Qк1 + Qк2) = 220 · 915 / (915 + 534) = 139 В;

U2 = U Qк2 / (Qк1 + Qк2) = 220 · 534 / (915 + 534) = 81 В.

22. Для обеих частей нагревательного элемента определяются h и ?к по формулам (79) и (80):

h1 = Fк1 Qк1 ?l (A tср1 + C) / (0,86 U21 ?l - A Q2к2 - B ?l Q2к1) = 15 · 915 · 0,212 (0,414 · 10-3 · 30,74 + 0,0827) / (0,86 · 1392 · 0,212 - 0,414 · 10-3 · 9152 - 0,401 · 10-3 · 0,212 · 9152) = 0,09 м > 10 Dк;

h2 = 0,194 > 10 Dк;

?к1 = qк1 h1 / ?l + tсp1 = 61 · 0,09 / 0,212 + 30,74 = 56,4 °С < 70;

?к2 = 42,4 < 70.

23. Определяются необходимые длины провода на обоих участках пола Lк1, Lк2 по формуле (91) и общая длина Lк:

Lк1 = Fк1 / h1 = 15 / 0,09 = 167 м; Lк2 = 103;

Lк = Lк1 + Lк2 = 167 + 103 = 270 м.

24. Вычисляются электрические сопротивления участков провода rt1, rt2 по формуле (92) и общее сопротивление нагревательного элемента rt:

rt1 = Lк1 (A ?к1 + B Qк1 / Lк1 + C) = 167 (0,414 · 10-3 · 56,4 + 0,401 · 10-3 · 915 / 167 + 0,0827) = 18,1 Ом; rt2 = 10,55;

rt = rt1 + rt2 = 18,1 + 10,55 = 28,65 Ом.

25. По формуле (94) определяется необходимый ток в проводе I:

I1 = U1 / rt1 = 139 / 18,1 = 7,68 А;

I2 = U2 / rt2 = 81 / 10,55 = 7,68 А;

I = U / rt = 220 / 28,65 = 7,68 А.

Равенство вычисленных величин токов свидетельствует о правильности выполненного расчета.

26. По формуле (95) производится дополнительная проверка правильности выполненного расчета:

U21 / rt1 = 1392 / 18,1 = 1066 Вт; Qк1 / 0,86 = 915 / 0,86 = 1065 Вт;

U22 / rt2 = 812 / 10,55 = 622 Вт; Qк2 / 0,86 = 354 / 0,86 = 621 Вт;

U2 / rt = 2202 / 28,65 = 1684 Вт; (Qк1 + Qк2) / 0,86 = (915 + 354) / 0,86 = 1685 Вт.

Расчет выполнен верно.

27. Используя известные значения Fк1, Fк2, Lк1, Lк2, h1 и h2 конструируют нагревательный элемент.

После окончания работ по проектированию электрической системы обогрева определяются приведенные затраты на систему в целом (п. 4.100 настоящего Руководства).

Пример 6. Электрическая система с замоноличенным кабелем


Исходные данные. Общие исходные данные те же, что и в примерах 2 (см. рис. 33) и 5.

Расчет

1. Как и в предыдущем примере, для характерных помещений:

?српл = 18; tср = 18; t?cp = 18,95 °С; qпл = 0.

2. По формуле (74) вычисляют экономически целесообразное сопротивление теплопередаче от уровня заложения нагревательных элементов к воздуху подполья R?экн, используя из примера 2 (п. 13) N = 0,66 руб · ккал/(м4 · ч · °С · год):



3. По формуле (22) определяется плотность теплового потока в подполье qн:

qн = (tср - tн) n / R?экн = [18 - (-55)] 0,9 / 3,95 = 16,6 ккал/(м2 · ч).

4. По формуле (75) вычисляется необходимая удельная тепловая мощность нагревательного устройства qк:

qк = k (qпл + qн) = 1,1 (0 + 16,6) = 18,25 ккал/(м2 · ч).

Примем площадь пола, обогреваемого одним нагревательным элементом, равной 60 м2. Тогда Qк = qк Fк = 18,25 · 60 = 1096 ккал/ч, или 1,275 кВт.

5. По формуле (32) определяют необходимую толщину слоя утеплителя ?из, используя из примера 2 (п. 12) значение R = 0,169 м2 · ч · °С/ккал:

?из = (R?экн - R) ?из = (3,95 - 0,169) 0,1 = 0,378 м.

6. Определяется переменная составляющая удельных приведенных затрат для характерных помещений Пmin по формуле (76):



7. Примем греющий провод ПОСХВ 1Ч1,1 (ТУ 16.505.524-73) со следующими характеристиками (см. табл. 3): Dк = 2,9 · 10-3 м;

A = 0,67 · 10-3 Ом/(м · °С); B = 0,705 Ом · ч/ккал; C = 0,134 Ом/м и D = 200 °С.

8. Графическим решением системы уравнений (77) и (78) определяются температура токопроводящей жилы ?пр и шаг раскладки провода h. Первое уравнение - уравнение прямой, для ее определения достаточно двух точек. Получим: при h = 0,2 м

?пр = 0,86 U2 h / (A Fк Qк) - D = 0,86 · 2202 · 0,2 / (0,67 · 10-3 · 60 · 1096) - 200 = -11,2°С;

h = 0,25 ?пр = 36.

Второе уравнение - уравнение кривой. Для ее определения вычисляется ?пр для трех значений h: 0,2, 0,23 и 0,25 м. Находим:

при h = 0,2

?пр = qк h {ln[h / (? Dк)] / (2 ? ?т) + B / А} + tcp = 18,25 · 0,2 {ln[0,2 / (3,14 · 2,9 · 10-3)] / (2 · 3,14 · 1) + 0,705 / 0,67} + 18 = 23,63 °C;

при h = 0,23 ?пр = 24,5;

при h = 0,25 ?пр = 25,19.

Графическое решение системы уравнений (77) и (78) приведено на рис. 42. Из рисунка видно, что решением системы являются: h = 0,238 м > 10 Dк; ?пр = 24,75 °С < 60.



Рис. 42. Графическое решение системы уравнений (77) и (78)

Для примера вычислим эти же величины по приближенным формулам (82) и (83). При 0,15 < h < 0,25 параметр a определяется по формуле (85):

a = -1,76 - ln Dк + 2 ? ?т B / A = -1,76 - ln (2,9 · 10-3) + 2 · 3,14 · 1 · 0,705 / 0,67 = 10,67;

b = -0,1966 м.

Подставляя эти значения параметров в формулы (82) и (83), получим:

h = [2 ? ?т Fк Qк (A tср + C) + A Q2к b] / (1,72 ? ?т U2 - a A Q2к) = [2 · 3,14 · 1 · 60 · 1096 (0,67 · 10-3 · 18 + 0,134) + 0,67 · 10-3 · 10962 · (-0,1966)] / (1,72 · 3,14 · 1 · 2202 - 10,67 · 0,67 · 10-3 · 10962) = 0,238 м;

?пр = qк (a h + b) / (2 ? ?т) + tсp = 18,25 (10,67 · 0,238 - 0,1966) / (2 · 3,14 · 1) + 18 = 24,8 °С.

9. Проверяют разность температур поверхности пола по шагу раскладки кабеля ??пл по формуле (37), заменяя в ней qтр на qк и используя полученное в примере 2 (п. 3) Rв = 0,25 м2 · ч · °С/ккал. Для этого вначале по формуле (38а) определяется величина x, затем по графику рис. 24 - величина y и, наконец, ??пл:

x = 2 ? ?т Rв / h = 2 · 3,14 · 1 · 0,25 / 0,238 = 6,6 > 3.

В соответствии с рекомендациями п. 4.82л настоящего Руководства ??пл не проверяется.

Из полученного результата видно, что для электрических систем обогрева с замоноличенным кабелем ??пл < 2 °С при более низких значениях Rв, чем для водяных систем. Значение Rв = 0,25 м2 · ч · °С/ккал принято здесь только для примера в целях его упрощения. В соответствии с п. 4.46 настоящего Руководства его следует принимать из интервала 0,05 - 0,2 м2 · ч · °С/ккал.

10. Определяется необходимая длина провода в элементе Lк по формуле (91):

Lк = Fк / h = 60 / 0,238 = 252 м.

11. Определяются расчетное электрическое сопротивление нагревательного элемента rt и ток I по формулам (93) и (94):

rt = Lк (A ?пр + C) = 252 (0,67 · 10-3 · 24,75 + 0,134) = 38 Ом;

I = U / rt = 220 / 38 = 5,8 А.

12. Вычисляется мощность, рассеиваемая элементом, по формуле (95):

U2 / rt = 2202 / 38 = 1275 Вт; Qк / 0,86 = 1996 / 0,86 = 1275 Вт.

Расчет выполнен верно.

С использованием величин Fк, h и Lк, согласно п. 4.48 настоящего Руководства, определяется геометрия раскладки кабеля.

После окончания работ по проектированию электрической системы обогрева определяются приведенные затраты на систему в целом (п. 4.100 настоящего Руководства).

СОДЕРЖАНИЕ

ПРЕДИСЛОВИЕ 1

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ 2

2. СХЕМЫ СИСТЕМ ОБОГРЕВА И ЦОКОЛЬНЫХ ПЕРЕКРЫТИЙ 2

3. МАТЕРИАЛЫ, ИЗДЕЛИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ 9

4. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМ ОБОГРЕВА И ЦОКОЛЬНЫХ ПЕРЕКРЫТИЙ 11

5. УСТРОЙСТВО ЦОКОЛЬНЫХ ПЕРЕКРЫТИЙ И СИСТЕМ ОБОГРЕВА, ИСПЫТАНИЯ И ПРИЕМКА РАБОТ 49

6. ПРИМЕРЫ ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКОГО РАСЧЕТА СИСТЕМ ОБОГРЕВА ПОЛОВ 56



1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11


Пример 5. Электрическая система с кабелем, уложенным в воздушной прослойке
Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации