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

Расчет

Общие положения


4.75. Площади обогреваемого пола рекомендуется назначать по площадям соответствующих помещений, за исключением площадей, занимаемых подпольными каналами с трубопроводами систем отопления, холодного и горячего водоснабжения и канализации. Разводящие магистрали систем отопления, проходящие в каналах у наружных стен зданий, на которых установлены нагревательные приборы (поз. 2 рис. 19), должны быть заизолированы, а проходящие у наружных стен, на которых приборы не устанавливаются (поз. 3 рис. 19), рекомендуется изолировать только с нижней стороны.



Рис. 19. Схема расположения различных зон пола в угловых помещениях

1 - нагревательные приборы системы отопления; 2 - подпольный канал с разводящими магистралями у наружной стены, на которой установлены нагревательные приборы (в пределах помещения); 3 - то же, у наружной стены, на которой нагревательные приборы не установлены; 4 - расстояние, равное высоте помещения

4.76. Основными исходными данными для теплотехнического расчета цокольных перекрытий и систем обогрева являются расчетные средние температуры ?српл и плотности тепловых потоков qпл у поверхности пола, которые рекомендуется определять по табл. 2 исходя из этажности зданий, зоны пола, расчетной температуры воздуха в помещениях tп, принимаемой по ГОСТ 12.1.005-76 или нормам по проектированию соответствующих зданий, и нормативного перепада температур воздуха в помещениях и поверхности пола ?tн, принимаемого согласно требованиям главы СНиП по строительной теплотехнике или норм по проектированию соответствующих зданий.

Таблица 2

Этажность зданий

Для зоны t в угловых помещениях (рис. 19)

Для остальных зон в угловых помещениях и на всей обогреваемой площади пола в средних помещениях

?српл, °С

qпл

?српл, °С

qпл, ккал/(м2 · ч), при ?tн, °С

-1

1

2

2,5

Одноэтажные

} tв + 1

37

} tв - ?tн

22

11

4

3

Многоэтажные

27

12

5

0

0

Примечания: 1. Значения ?tн = -1 °С и ?tн = 1 °С относятся соответственно к групповым и игральным-столовым детских яслей-садов (получены как разность температур воздуха и пола, регламентированных главой СНиП по проектированию детских яслей-садов).

2. Тепловые потоки с поверхности обогреваемого пола групповых помещений и игральных-столовых детских яслей-садов должны учитываться в тепловых балансах этих помещений при проектировании систем отопления.

4.77. При замоноличивании змеевиков в теплопроводные слои без воздушной прослойки между замоноличивающим слоем и покрытием пола (см. рис. 8, в) и использовании поверхности пола в качестве теплоотдающей (п. 4.4 настоящего Руководства) расчетную среднюю температуру поверхности пола ?српл рекомендуется принимать равной максимально допустимой для соответствующей группы помещений (определяется согласно требованиям главы СНиП по проектированию отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха или других нормативных документов), а расчетную среднюю плотность теплового потока qпл определять по формуле

qпл = ?пл ?t, (1)

где ?пл - средний коэффициент теплоотдачи поверхности пола, принимаемый в соответствии с п. 4.78 настоящего Руководства, ккал/(м2 · ч · °С); ?t - разность между расчетной средней температурой пола и воздуха, °С (?t = ?српл - tв).

4.78. Средний коэффициент теплоотдачи поверхности пола ?пл рекомендуется вычислять из выражения

(2)

где ?0п - средняя температура облучаемых поверхностей, °С.

Среднюю температуру облучаемых поверхностей ?0п в общем случае рекомендуется определять по формуле

(3)

где Fi - площадь i-той облучаемой поверхности (стены, потолка, окна, нагревательного прибора и т.п.), м2; ?i - температура i-той облучаемой поверхности, °С.

Температура облучаемых поверхностей внутренних ограждений принимается равной tв. Температура облучаемых внутренних поверхностей наружных ограждений определяется из выражения

?i = tв - (tв - tн) ni / (Roi ?вi), (4)

где tн - средняя температура самой холодной пятидневки, принимаемая согласно данным главы СНиП по строительной климатологии и геофизике, °С; ni - коэффициент, зависящий от положения наружной поверхности i-той ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху, принимаемый по табл. 3 главы СНиП по строительной теплотехнике; Roi - сопротивление теплопередаче i-той ограждающей конструкции, м2 · ч · °С/ккал; ?вi - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности i-той ограждающей конструкции, принимаемый по табл. 4 главы СНиП по строительной теплотехнике, ккал/(м2 · ч · °С), для окон ?вi = 9,1 ккал/(м2 · ч · °С).

Для средних помещений в многоэтажных зданиях ?оп допускается принимать равной tв. В данном случае для упрощения ручного счета по определению ?пл или qпл рекомендуется пользоваться номограммой рис. 20, принимая в качестве исходных величин tв и ?t.



Рис. 20. Номограмма для определения ?пл и qпл или ?t? и ??в при ?0п ? tв

4.79. Требуемое и расчетное сопротивления воздухопроницанию цокольного перекрытия следует определять согласно указаниям главы СНиП по строительной теплотехнике.

Водяные системы обогрева


4.80. Расчетные температуры теплоносителя в подающих и обратных трубопроводах водяных систем обогрева рекомендуется принимать соответственно 70 и 50 °С.

4.81. Расчет теплоотдачи трубопроводов нагревательных элементов надлежит производить по средней температуре их поверхности ?тр, принимаемой равной средней температуре теплоносителя (?тр = 60 °С).

4.82. Теплотехнический расчет нагревательных элементов производится в следующем порядке (расчетная схема приведена на рис. 21):

а) выбираются характерные помещения, для которых расчетные температуры и тепловые потоки у поверхности пола (пп. 4.76 и 4.77 настоящего Руководства) одинаковы;

б) определяется необходимая средняя температура на уровне заложения нагревательных элементов tср по формуле

tср = ?српл + Rв qпл, (5)

где Rв - сопротивление теплопередаче от уровня заложения нагревательного элемента к поверхности пола, м2 · ч · °С/ккал.



Рис. 21. Расчетные схемы цокольных перекрытий, оснащенных водяными и электрическими системами обогрева

a - для выбора характерных помещений с одинаковыми расчетными температурами и тепловыми потоками у поверхности пола; б - для определения необходимой средней температуры на уровне заложения нагревательных элементов

При qпл = 0 tср = ?српл. (6)

При замоноличивании нагревательных элементов

Rв = Rв.т, (7)

где Rв.т - термическое сопротивление слоев цокольного перекрытия, расположенных выше осей замоноличенных труб, м2 · ч · °С/ккал.

Если между замоноличивающим слоем и покрытием пола имеется воздушная прослойка (см. рис. 8, г, д), ее сопротивление принимается по данным главы СНиП по строительной теплотехнике в зависимости от толщины прослойки и направления теплового потока и включается в Rв.т.

При укладке элементов в воздушной прослойке

Rв = Rв.т + 1 / ??в, (8)

где ??в - коэффициент теплоотдачи верхней грани воздушной прослойки, ккал/(м2 · ч · °С).

Коэффициент теплоотдачи верхней грани воздушной прослойки ??в при машинном счете (на ЭВМ) определяется методом итераций из системы уравнений:



где ?t? - перепад между средней температурой воздуха в прослойке и температурой верхней ее грани, °С.

При ручном счете ??в и ?t? определяют по номограмме рис. 20, заменяя в ней ?пл на ??в и ?t на ?t? и принимая в качестве исходных величин qпл и tв.

При укладке нагревательного элемента в воздушной прослойке среднюю температуру воздуха tср можно также определить по формуле

tср = ?српл + Rв.т qпл + ?t?. (11)

При укладке труб в воздушной прослойке оптимизация сопротивления теплопередаче от уровня заложения нагревательных элементов к воздуху подполья производится аналитическим, а при замоноличивании в теплопроводные слои - вариантным методом. Поэтому дальнейший расчет нагревательных элементов при обоих вариантах укладки труб выполняется различно.

При укладке труб в воздушной прослойке расчет нагревательных элементов продолжается в следующем порядке:

в) определяется экономически целесообразное сопротивление теплопередаче от уровня заложения нагревательных элементов к воздуху подполья R?экн по формуле

(12)

где L, М, N - комплексы, определяемые по формулам:

L = 1,05 (t?ср - tср.о) n nо Z Cт lт 10-6; (13)

M = (Eн + Hтр) Cтр k (tcp - tн) n / [?lтр (?тр - tcp)] (14)

(для металлических труб);

M = (Eн + Hтр) Cтр k (tcp - tн) n [1 / ?lтр + ln(Dтр / Dвн) / (2 ? ?п)] / (?тр - tср) (15)

(для полиэтиленовых труб);

N = (Eн + Hиз) Cиз ?из (16)

(для однородного изоляционного слоя);

N = (Eн + Hиз) Cиз Vиз + (Eн + Hк) Cк Vк (17)

(для разнородного изоляционного слоя с элементами, защищающими изоляционный материал об обжатия).

В формулах (13) - (17):

1,05 - коэффициент, учитывающий потери тепла на инфильтрацию наружного воздуха; t?ср - средняя температура на уровне заложения нагревательных элементов за отопительный период, определяемая по формуле (18) настоящего Руководства, °С; tср.о - средняя температура наружного воздуха за отопительный период, принимаемая согласно данным главы СНиП по строительной климатологии и геофизике, °С; по - продолжительность отопительного периода, принимая согласно данным главы СНиП по строительной климатологии и геофизике, сут; Z - продолжительность работы системы обогрева в течение суток, принимаемая для водяных систем равной 24 ч; lт - коэффициент, учитывающий изменение стоимости тепла на перспективу, принимаемый согласно требованиям главы СНиП по строительной теплотехнике; Cт - приведенные затраты на производство и распределение тепловой энергии (стоимость тепла), руб/Гкал; Eн - нормативный коэффициент эффективности, принимаемый для районов Северной строительно-климатической зоны в соответствии с «Инструкцией по определению экономической эффективности капитальных вложений в строительстве» (СН 423-71) равным 0,08, год-1; Hтр, Hиз, Hк - общие нормы амортизационных отчислений, год-1, соответственно по трубопроводам, изоляции и элементам, защищающим изоляцию от обжатия (каркасу разнородного изоляционного слоя), принимаемые по Нормам амортизационных отчислений по основным фондам народного хозяйства СССР Госплана СССР; Стр, Сиз, Ск - удельные стоимости соответственно змеевикового нагревательного элемента, материалов изоляции и каркаса в деле, принимаемые по сметам на соответствующие виды работ для рассматриваемого района, с размерностями соответственно руб/м и руб/м3; k - коэффициент запаса по мощности систем обогрева, для водяных систем принимаемый равным 1,15; ?lтр - коэффициент теплоотдачи поверхности труб, уложенных в воздушной прослойке, отнесенный к единице их длины, определяемый по формуле (19) настоящего Руководства, ккал/(м · ч · °С); Dтр, Dвн - наружный и внутренний диаметры трубопроводов, м; ?п, ?из - коэффициенты теплопроводности соответственно полиэтилена и материала изоляции, ккал/(м · ч · °С); Vк, Vиз - объемы материала каркаса и изоляционного материала, необходимые для устройства разнородного изоляционного слоя с термическим сопротивлением, равные единице, ккал/(м · ч · °С), определяются соответственно по формулам (20) и (21) настоящего Руководства.

Средняя температура на уровне заложения нагревательных элементов за отопительный период t?cp определяется по формуле

t?ср = tв + (tср - tв) (tв - tср.о) / (tв - tн). (18)

Эта же температура принимается за основу при определении необходимой площади продухов в проветриваемом подполье согласно п. 1.8 настоящего Руководства.

В экономических расчетах стоимость тепла Cт допускается принимать по Прейскуранту № 09-01 «Тарифы на электрическую и тепловую энергию, отпускаемую энергосистемами и электростанциями Министерства энергетики и электрификации СССР».

Стоимость тепла для объектов, получающих тепловую энергию от собственных источников (в том числе в перспективе), рекомендуется определять расчетом.

Коэффициент теплоотдачи поверхности труб ?lтр вычисляется по формуле

?lтр = 29,2 Dтр. (19)

Для водогазопроводных труб по ГОСТ 3262-75 с условным диаметром 15, 20 и 25 мм ?lтр соответственно равен 0,622, 0,782 и 0,978 ккал/(м · ч · °С).

Объемы материала каркаса и изоляционного материала, необходимые для устройства разнородного изоляционного слоя с термическим сопротивлением, равным единице, Vк и Vиз, определяются по формулам:

(20)

(21)

где - относительная площадь (в сечении, перпендикулярном тепловому потоку), занимаемая материалом изоляции; Fиз, Fк - площади, занимаемые материалами изоляции и каркаса, м2; ?к - коэффициент теплопроводности материала каркаса, ккал/(м · ч · °С);

г) определяется плотность теплового потока в подполье qн по формуле

qн = (tср - tн) n / R?экн; (22)

д) определяются необходимая удельная мощность системы обогрева qтр и шаг раскладки труб h по формулам:

qтр = k (qпл + qн); (23)

h = ?lтр (?тр - tср) / qтр; (24)

е) определяются минимальные удельные приведенные затраты по системе обогрева и изоляционному слою цокольного перекрытия Пmin по формуле

Пmin = Птр + Пт + Пиз, (25)

где Птр, Пт, Пиз - удельные приведенные затраты соответственно по трубопроводам, расходу тепла и слою изоляции, руб/(м2 · год), определяемые по формулам:

Птр = M qтр / [k n (tср - tн)]; (26)

Пт = L / R?экн; (27)

Пиз = N (R?экн - R), (28)

здесь R - постоянная составляющая сопротивления теплопередаче от уровня заложения нагревательных элементов к воздуху подполья, м2 · ч · °С/ккал, определяемая по формуле

R = 1 / ??н + Rк.с + 1 / ?н, (29)

где ??н - коэффициент теплоотдачи нижней грани воздушной прослойки, определяемый из системы уравнений (30) и (31) или по номограмме рис. 22 настоящего Руководства, ккал/(м2 · ч · °С); Rк.с - термическое сопротивление конструктивных слоев (стяжек, прослоек), м2 · ч · °С/ккал; ?н - коэффициент теплоотдачи для зимних условий наружной поверхности цокольного перекрытия, принимаемый согласно указаниям главы СНиП по строительной теплотехнике, ккал/(м2 · ч · °С).

Коэффициент теплоотдачи нижней грани воздушной прослойки ??н при машинном счете определяется методом итераций из системы уравнений:



где ?t? - перепад между средней температурой tср и температурой нижней грани прослойки, °С.

При ручном счете ??н определяют по номограмме рис. 22, принимая в качестве исходных данных qн и tв;



Рис. 22. Номограмма для определения ??н

ж) определяется толщина слоя утеплителя ?из по формулам:

для однородного изоляционного слоя

?из = (R?экн - R) ?из; (32)

для разнородного изоляционного слоя

(33)

При замоноличивании труб в теплопроводные слои расчет нагревательных элементов продолжается в следующем порядке:

з) принимается ряд значений сопротивлений теплопередаче от уровня заложения нагревательных элементов к воздуху подполья из интервала 1 - 5. Дальше расчет выполняется для каждого принятого сопротивления;

и) определяют плотность теплового потока в подполье qн по формуле (22), заменяя в ней R?экн на R?н, и удельную мощность системы обогрева qтр - по формуле (23);

к) методом итераций определяется необходимый шаг раскладки труб h из формул:

для стальных труб

qтр = 2 ? ?т (?тр - tср) / {h ln[h / (? Dтр)]}; (34)

для полиэтиленовых труб

qтр = 2 ? ?т (?тр - tср) / [h {ln[h / (? Dтр)] + ?т [ln(Dтр / Dвн)] / ?п}], (35)

где ?т - коэффициент теплопроводности замоноличивающего слоя, ккал/(м · ч · °С).

При ручном счете шаг раскладки стальных труб определяют по графикам рис. 23, принимая в качестве исходных данных значения Dтр и комплекса

2 ? ?т (?тр - tср) / qтр; (36)



Рис. 23. Графики для определения шага раскладки труб h при их замоноличивании и теплопроводном слое

л) проверяется разность температур поверхности пола по шагу раскладки труб ??пл по формуле

??пл = qтр Rв y, (37)

где

(38)

В формуле (38)

x = 2 ? ?т Rв / h. (38а)

Для упрощения расчетов величину y рекомендуется определять по графику рис. 24.



Рис. 24. График для определения вспомогательной величины у

Если x ? 3 или если между замоноличивающим слоем и покрытием пола имеется воздушная прослойка (см. рис. 8, г, д), проверять ??пл не следует.

Если при R?н = 1 м2 · ч · °С/ккал ??пл окажется выше 2 °С, необходимо либо увеличить Rв, либо перейти к использованию поверхности пола в качестве теплоотдающей, либо, наконец, принять другие схемы заложения трубопроводов (см. рис. 8, г, д);

м) определяется необходимая длина трубопроводов, укладываемых на 1 м2, lтр по формуле

lтр = l / h; (39)

н) определяются приведенные затраты по устройству и эксплуатации трубопроводов нагревательных элементов Птр по формуле

Птр = (Eн + Hтр) Стр lтр; (40)

о) определяют приведенные затраты по разнородному или однородному слою изоляции цокольного перекрытия Пиз по формуле (28), заменяя в ней R?экн на R?н и предварительно вычисляя постоянную составляющую сопротивления теплопередаче R по формуле (для замоноличенных труб)

R = Rк.с + 1 / ?н; (41)

п) определяют удельные приведенные затраты по расходу тепла Пт по формуле (27), заменяя в ней R?экн на R?н;

р) определяются суммарные приведенные затраты П по формуле (25);

с) строится график зависимости П = f(R?н) и по положению ее минимума определяются экономически целесообразное сопротивление теплопередаче от уровня заложения нагревательного элемента к воздуху подполья R?экн и минимальные удельные приведенные затраты Пmin;

т) по формулам (22), (23), (34) - (38), используя найденное значение R?экн, корректируют значения qн, qтр, h и ??пл. Если хотя бы для одного предварительно принятого значения R?н, большего R?экн, ??пл ? 2 °С, его при R?экн не вычисляют;

у) по формуле (32) или (33) определяется толщина слоя утеплителя ?из;

ф) по аналогии с предыдущим производится теплотехнический расчет цокольного перекрытия и нагревательных элементов для помещений и зон, исходные данные для которых (?српл, qпл) отличаются от характерных для рассматриваемого здания (для которых расчет выполнен), с той лишь разницей, что для них толщина утеплителя уже известна (не производится оптимизация сопротивления теплопередаче).

4.83. Количество нагревательных устройств и площадь пола, обогреваемого каждым из них, рекомендуется принимать в соответствии с п. 4.13 настоящего Руководства, предусматривая, чтобы устройства имели примерно одинаковые тепловую мощность и длину нагревательных элементов.

4.84. Гидравлический расчет нагревательных элементов производится по общим правилам. Невязка потерь напора в элементах не должна превышать 10 %. Запас располагаемого давления в элементах рекомендуется принимать равным 10 %.

4.85. Скорость движения теплоносителя в нагревательных элементах не должна превышать величин, приведенных в главе СНиП по проектированию отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, и быть менее 0,25 м/с.

4.86. Расчет дроссельных шайб, подбор насосов и электродвигателей следует выполнять по общим правилам.

4.87. После разработки проекта системы должны быть определены приведенные затраты на систему в целом (для сравнения с другими системами). При этом дополнительно учитываются приведенные затраты на устройство слоев цокольного перекрытия, отсутствующих в других системах, подающих и обратных трубопроводов нагревательных устройств и системы в целом, распределительных коллекторов, элементов автоматики защиты и т.п., а также затраты на обслуживание. Затраты на ремонт в силу их незначительности и наличия у всех рассматриваемых в настоящем Руководстве систем обогрева допускается не учитывать.

Воздушные системы обогрева


4.88. Допустимую разность температур поверхности пола по ходу движения воздуха рекомендуется принимать равной 2 °С.



Рис. 25. Расчетная схема цокольных перекрытий, оснащенных воздушной системой обогрева

4.89. Теплотехнический расчет воздушной системы обогрева при движении воздуха в воздушной прослойке или по каналам плит перекрытий (см. рис. 11; расчет приводится только применительно к стандартным пустотным плитам толщиной 0,22 м с диаметром каналов 0,159 м и их средним шагом, равным 0,2 м) выполняется в следующем порядке (расчетная схема приведена на рис. 25):

а) выбираются характерные помещения, для которых расчетные средние температуры ?српл и плотности тепловых потоков qпл у поверхности иола (см. табл. 2) одинаковы. Такими, как правило, являются средние помещения;

б) определяются минимальная ?minпл, максимальная ?maxпл (по ходу движения воздуха) и средняя ?српл температура поверхности пола по формулам:

?minпл = tв - ?tн; (42)

?maxпл = ?minпл + ??пл; (43)

?српл = ?minпл + ??пл / 2, (44)

где ??пл - допустимая разность температур поверхности пола по ходу движения воздуха, принимаемая в соответствии с п. 4.88 настоящего Руководства;

в) определяются минимальная qminпл, максимальная qmaxпл и средняя qсрпл плотности тепловых потоков от прослойки в помещение. Минимальная плотность теплового потока имеет место на конечных участках прослойки по ходу движения воздуха, и ее рекомендуется принимать равной расчетной средней плотности теплового потока, приведенной в табл. 2. Максимальная и средняя плотности тепловых потоков определяются по формулам:

qmaxпл = qminпл + ?qпл; (45)

qсрпл = qminпл + ?qпл / 2, (46)

где ?qпл - разность между максимальной и минимальной плотностями тепловых потоков (?qпл = qmaxпл - qminпл), принимаемая равной 10 ккал/(м2 · ч);

г) задаются рядом значений сопротивлений теплопередаче от нижней грани прослойки к воздуху подполья R?н из интервала 1 - 5. Для каждого значения R?н методом итераций или графически определяют коэффициент конвективной теплоотдачи граней воздушной прослойки ?к из выражений:

при v? Dэк ? 0,038

?к = 0,724 (v?)0,333 D-0,667эк; (47)

при v? Dэк > 0,038

?к = 2,97 (v?)0,8 D-0,2эк, (48)

где v? - весовая скорость воздуха, определяемая по формуле (51) настоящего Руководства; Dэк = 4 S / P - эквивалентный диаметр, м; S - поперечное сечение канала, м2; P - смоченный периметр канала, м.

Для воздушной прослойки большой ширины

Dэк = 2 ?в.п. (49)

Для пустотных плит эквивалентный диаметр равен геометрическому диаметру канала, т.е.

Dэк = 0,159. (50)

Для упрощения ручного счета ?к рекомендуется определять по графикам рис. 26 и 27 в зависимости от величин v? и Dэк, предварительно определяемых по формулам (51), (49) или (50).



Рис. 26. Графики для определения коэффициента конвективной теплоотдачи ?к граней прослойки при v? ? 0,5 кг/(м2 · с)



Рис. 27. Графики для определения коэффициента конвективной теплоотдачи ?к граней прослойки при v? ? 5,0 кг/(м2 · с)

Весовая скорость воздуха в прослойке или каналах плит v? определяется по формуле

(51)

где l - длина пути, проходимого воздухом в прослойке, или длина канала, м; ?л - коэффициент лучистого теплообмена между гранями прослойки; при движении воздуха в прослойке его рекомендуется принимать равным 4,22, а при движении по каналам пустотных плит - 3,36, ккал/(м2 · ч · °С); R?в - термическое сопротивление слоев цокольного перекрытия, расположенных выше прослойки, м2 · ч · °С/ккал; Fв.п - живое сечение воздушной прослойки или каналов плит на полосе шириной 1 м, м2/м, принимаемое равным:

для воздушной прослойки - ее толщине ?в.п, т.е.

Fв.п = ?в.п; (52)

для всех включенных каналов плит или каналов, включенных через один, соответственно 0,0992 или 0,0496, т.е.

Fв.п = 0,0992; (53)

Fв.п = 0,0496. (53а)

При движении воздуха по каналам пустотных плит в величины R?в и R?н также включается сопротивление массива плит, равное для рассматриваемого их типа 0,0428 м2 · ч · °С/ккал, а значение ?к, подставляемое в формулу (51), а также вычисленное по формуле (47) или (48) либо определенное по графикам рис. 26 и 27, умножается на 1,25 или 0,625 соответственно для всех включенных каналов или каналов, включенных через один (учитывается изменение ?к для расчетной схемы прослойки с плоскими гранями);

д) для каждого значения R?н определяется необходимая температура воздуха на входе tп и выходе tо из прослойки по формулам:

(54)

(55)

При qminпл = qпл = 0 (средние помещения в многоэтажных зданиях при ?tн ? 2 °С) формула (55) упрощается:

tо = ?л (?minпл - tн) n / [R"н ?к (n / R"н + ?к + 2 ?л)] + ?minпл; (56)

е) определяется средняя температура воздуха в прослойке tср по формуле

tср = (tп + tо) / 2; (57)

ж) определяется общий коэффициент теплоотдачи нижней грани прослойки ?н по формуле

(58)

з) вычисляется сопротивление теплопередаче от воздуха прослойки к воздуху подполья R?н по формуле

R?н = R?н + 1 / ??н; (59)

и) вычисляется плотность теплового потока в подполье qн по формуле (22), подставляя в нее вместо R?экн, R?н;

к) определяется удельная мощность системы обогрева q по формуле

q = k (qсрпл + qн), (60)

где k - коэффициент запаса по мощности, принимаемый для воздушных систем равным 1,2;

л) определяют общую тепловую мощность системы Q и общий расход воздуха G, приближенно принимая, что вся площадь обогреваемого пола характеризуется одинаковым режимом:

Q = q F; (61)

G = Q / [0,24 (tп - tо)], (62)

где F - общая площадь пола, обогреваемого одной системой, м2.

Назначают трассировку раздающих и сборных, подающих и обратных воздуховодов, подбирают вентиляционное оборудование;

м) определяют приведенные затраты по системе П для различных значений R?н, которые включают затраты по воздуховодам и вентиляционному оборудованию (с учетом резервного), по слою изоляции, по расходу тепла и электроэнергии, затрачиваемой на привод вентилятора. Затраты на ремонт и обслуживание учитывать не рекомендуется.

Приведенные затраты по воздуховодам и вентиляционному оборудованию определяются по соответствующим сметам, нормативному коэффициенту эффективности и нормам амортизационных отчислений.

Приведенные затраты по изоляционному слою определяются по формуле (28) с заменой в ней R?экн на R?н. При этом величина R определяется по формуле (29) с использованием значения ??н, вычисленного по формуле (58). При движении воздуха по каналам пустотных плит в величину R включается также сопротивление массива плиты, равное 0,0428 м2 · ч · °С/ккал.

Затраты по израсходованной тепловой энергии определяют по формуле (27), заменяя в ней R?экн предварительно скорректированным по формулам (58) и (59) R?н (вместо tн подставляется tср.о, а вместо tср - t?ср, вычисленное по формуле (18). При этом ?к не изменяется, ввиду того что расход и скорости воздуха в системе в течение отопительного периода постоянны. При ручном счете корректировку R?н допускается не производить.

Средняя за отопительный период температура воздуха в прослойке t?ср, так же как и для водяных систем, принимается за основу при определении площади продухов в проветриваемом подполье.

Величину Z для общественных зданий при соответствующем обосновании допускается принимать равной 12 или 18 (с учетом нерабочих дней);

н) строят график зависимости суммарных приведенных затрат П от R?н. По минимуму затрат определяются R?экн и Пmin;

о) по формулам (47) - (61) уточняются основные характеристики обогреваемого пола в характерных помещениях при R?н = R?экн и вычисляется весовая скорость воздуха v? по формуле

v? = q l / [0,24 · 3600 Fв.п (tп - tо)]; (63)

п) по формуле (32) или (33) определяется необходимая толщина слоя изоляции ?из [величина R вычисляется по формуле (29)];

р) производят расчет для помещений и зон, температурные режимы в которых отличаются от наиболее характерных. При этом следует иметь в виду, что температура воздуха и толщина изоляционного слоя уже назначены и изменения режима можно добиться лишь за счет изменения расхода и скорости движения воздуха, определяющих интенсивность конвективного теплообмена в прослойке.

Необходимое значение коэффициента конвективной теплоотдачи ?к определяется из выражения

(64)

где

a = tп - ?српл - qсрпл R?в; (65)

b = а (n / R?экн + 2 ?л) - qсрпл; (66)

c = -qсрпл (n / R?экн + ?л) - ?л (qсрпл R?в + ?српл - tн) n / R?экн. (67)

В формулах (65) - (67) значение tп принимается из предыдущего расчета, а ?српл и qсрпл вычисляются по формулам (42) - (46) в зависимости от новых значений ?minпл и qminпл, принимаемых по табл. 2.

Используя вычисленное значение ?к, из формулы (47) либо (48), либо по графикам рис. 26 и 27 определяют необходимую весовую скорость воздуха v? и далее расход G. При движении воздуха по каналам пустотных плит значение ?к предварительно уменьшается в 1,25 либо в 0,625 раза соответственно для всех включенных каналов или для каналов, включенных через один.

Если a > 0, a v? ? 5 кГ/(м2 · с), определяют ??н по формуле (58), полагая в ней tср = tп и R?н = R"экн, а затем определяют R?экн по формуле (59), заменяя в ней R?н на R?экн, a qн - по формуле (22), полагая в ней tср = tп, q - по формуле (60) и, наконец, tо - по формуле

tо = tп - q l / (0,24 · 3600 Fв.п v?). (68)

Если a < 0 либо v? > 5 кГ/(м2 · с), что иногда бывает при движении воздуха в каналах пустотных плит, весовой скоростью следует задаться в размере 3 - 5 кГ/(м2 · с), затем по формуле (48) или графикам рис. 27 определить ?к, умножить его на 1,25 или 0,625 (соответственно для всех включенных каналов или при включении каналов через один), вычислить tср по формуле (54), заменяя в ней tп, ?maxпл и qmaxпл соответственно на tср, ?српл и qсрпл, определить ??н и R?экн по формулам (58) и (59), заменяя в них R?н на R?экн, по формулам (22) и (60) последовательно определить qн и q и вычислить температуру воздуха на входе tп и выходе tо из прослойки по формулам:

tп = tср + q l / (2 · 0,24 · 3600 Fв.п v?); (69)

to = tcp - q l / (2 · 0,24 · 3600 Fв.п v?). (70)

Если определенная по формуле (69) tп не превышает вычисленную для характерных помещений более чем на 1 °С, пересчет системы обогрева в последних производить не следует. В противном случае следует взять за основу tп, необходимую для обогрева полов в нехарактерных помещениях, и определить измененную среднюю температуру воздуха в прослойке для характерных помещений по формуле

tср = tср.п + (tп - tп.п). (71)

где tср.п и tп.п - соответственно средняя температура и температура воздуха на входе в прослойку, взятые из предыдущего расчета обогрева пола в характерных помещениях, °С.

Затем определить измененное значение средней плотности теплового потока у пола qсрпл по формуле

(72)

где ?српл.п, qсрпл.п - соответственно средние значения температуры пола и плотности теплового потока из предыдущего расчета для характерных помещений; ?пл - коэффициент теплоотдачи пола, принимаемый равным 7 ккал/(м2 · ч · °С).

В формуле (72) значение ?к принимается также из предыдущего расчета характерных помещений (т.е. v? не изменяется).

Вычисленное по формуле (72) значение qсрпл рекомендуется учитывать в тепловых балансах характерных помещений.

Определить измененную среднюю температуру пола ?српл по формуле

?српл = ?српл.п + (qсрпл - qсрпл.п) / ?пл. (73)

По формулам (68), (69), (22) и (60), так же как и для нехарактерных помещений (при a < 0 или v? > 5), последовательно определить измененные значения ??н, R?экн, qн, q (для характерных помещений) и, наконец, по формуле (70) вычислить tо.

После завершения теплотехнического расчета системы обогрева уточняются общая мощность системы и необходимый расход воздуха с учетом характерных и нехарактерных помещений.

4.90. Гидравлический расчет подающих и обратных, раздающих и сборных воздуховодов производится по общим правилам. Скорость движения воздуха назначается от 5 до 8 м/с. Невязка потерь напора в отдельных ветвях воздуховодов не должна превышать 10 %. При расчете особое внимание следует уделять равномерному распределению воздуха в воздушной прослойке либо по каналам плит. Отклонение расчетных расходов от определенных теплотехническим расчетом не должно превышать ±5 %.

4.91. Потери напора при движении воздуха в воздушной прослойке допускается не учитывать.

4.92. Запас по напору, создаваемому вентилятором, и по тепловой мощности калориферов не рекомендуется принимать менее 15 %.

4.93. После разработки проекта воздушной системы обогрева следует определить приведенные затраты на систему в целом, в которые дополнительно (кроме воздуховодов, вентиляционного оборудования, слоя изоляции и расходов тепла и электроэнергии, учтенных при оптимизации R?н) включаются затраты по конструктивным слоям цокольного перекрытия, отсутствующим в других системах (в том числе по пустотным плитам при движении воздуха в их каналах), по наружным ограждающим конструкциям в пределах дополнительной высоты воздушной прослойки, по конструктивным элементам, передающим нагрузку от пола на нижележащие слои, по помещению, в котором размещено вентиляционное оборудование, и, наконец, затраты на обслуживание систем. Соответствующие виды затрат определяются по сметам, нормативному коэффициенту эффективности и нормам амортизационных отчислений. Затраты па ремонт для сравнительных экономических расчетов определять не рекомендуется.

Электрические системы обогрева


4.94. Температура токопроводящих жил греющих кабелей не должна превышать 70 °С - при полиэтиленовой и 60 °С - при поливинилхлоридной изоляции. При использовании жаростойких кабелей типа КНМСН расчетная температура на его оболочке из условий пожарной безопасности также не должна превышать 70 °С.

4.95. Напряжение питания нагревательных элементов следует принимать равным напряжению местной сети электроосвещения (220 или 127 В). Применение понижающих трансформаторов не рекомендуется.

4.96. Электротепловой расчет нагревательных элементов производится в следующем порядке (расчетная схема приведена на рис. 21):

а) выбираются площади, обогреваемые одним нагревательным устройством, определяется их общее количество и выбирается марка греющего кабеля. При этом следует руководствоваться рекомендациями пп. 4.33 и 4.34 настоящего Руководства, а также по возможности стремиться примерно к одинаковым площадям, обогреваемым устройствами, и их мощности;

б) определяются исходные данные для расчета и, согласно пп. 4.35 - 4.38, 4.46 и 4.47 настоящего Руководства, назначаются схема и глубина заложения кабеля;

в) определяются наиболее характерные исходные данные для расчета нагревательных элементов (?српл и qпл), и для них вычисляются необходимая средняя температура (в том числе средняя за отопительный период) на уровне заложения кабеля tср и t?ср и комплекс N. Расчет при этом выполняется по формулам (5) - (11), (16) - (18) и (20), (21);

г) определяется экономически целесообразное сопротивление теплопередаче от уровня заложения нагревательного элемента к воздуху подполья R?экн по формуле

(74)

где Сэ - приведенные затраты на производство и распределение электрической энергии (стоимость электроэнергии), коп/(кВт · ч).

В экономических расчетах допускается стоимость электроэнергии Сэ принимать по Прейскуранту № 09-01 «Тарифы на электрическую и тепловую энергию, отпускаемую Энергосистемами и электростанциями Министерства энергетики и электрификации СССР».

При использовании электроэнергии от собственных электростанций величину Сэ надлежит определять расчетом. При блокировании питания нагревательных элементов с электроплитами (см. рис. 5, в) стоимость электроэнергии рекомендуется учитывать только по топливной составляющей.

Величину Z, так же как и в воздушных системах для общественных зданий, при соответствующем обосновании допускается принимать равной 12 или 18 ч;

д) по формуле (22) определяется плотность теплового потока от уровня заложения нагревательных элементов в подполье qн;

е) вычисляются необходимые удельные и общие тепловые мощности нагревательных устройств qк и Qк по формулам:

qк = k (qпл + qн); Qк = qк Fк, (75)

где k - коэффициент запаса по мощности, для электрических систем принимаемый равным 1,1; Fк - площадь пола, обогреваемого одним нагревательным элементом, м2;

ж) определяется толщина изоляционного слоя ?из по формуле (32) или (33).

При заложении кабеля в воздушной прослойке постоянная составляющая сопротивления R определяется по формуле (29), а ??н - из формул (30) и (31) либо по номограмме рис. 22.

При замоноличивании кабеля R определяется по формуле (41);

з) определяется переменная часть удельных приведенных затрат для характерных помещений Пmin по формуле

(76)

н) определяются необходимый шаг раскладки h и температура поверхности изоляции ?к или токопроводящей жилы ?пр кабеля:

при замоноличивании в теплопроводные слои - решением системы уравнений (методом итераций или графически):



при укладке кабеля в воздушной прослойке - по формулам:

h = Fк Qк ?l (A tср + C) / (0,86 U2 ?l - A Q2к - B ?l Q2к); (79)

?к = qк h / ?l + tсp, (80)

где U - действующее значение напряжения, подаваемого на нагревательный элемент, В; A, B, C - основные характеристические коэффициенты греющих кабелей с размерностями соответственно Ом/(м · °С), Ом · ч/ккал и Ом/м, принимаемые по табл. 3; D = С / А, °С, принимается по табл. 3; Dк - внешний диаметр изоляции кабеля, принимаемый по соответствующим государственным стандартам или техническим условиям или по табл. 3, м; в качестве диаметра двухжильных плоских проводов принимается диаметр изоляции одной жилы; ?l - коэффициент теплоотдачи поверхности изоляции кабеля, отнесенный к единице длины, ккал/(м · ч · °С), определяемый по формуле

?l = 0,2204 d0,375к + 0,196 dк, (81)

где dк - внешний диаметр изоляции кабеля, см.

Таблица 3

Марка кабеля или провода

Dк, 103, м

A · 103, Ом/(м · °С)

В · 103, Ом · ч/ккал

С, Ом/м



F

?l, ккал/(м · ч · °С)

Специальные греющие провода и кабели

ПОСХП 1Ч1,1

2,3

0,6700

0,3020

0,1340

222,0

1,078

0,173

ПОСХВ 1Ч1,1

2,9

0,6700

0,7050

0,1340

250,0

1,205

0,195

ПОСХВТ 1Ч1,1

3,4

0,4140

0,4010

0,0827

440,0

1,205

0,212

КНМСН 0,785

5,0

0,9100

0,1160

0,2000

252,0

1,031

0,267

КНМСН 1,131

6,0

0,6800

0,0870

0,1500

376,0

1,038

0,297

Провода, допускаемые к использованию как греющие

ПВЖ 1Ч1,4

3,0

0,4140

0,3440

0,0827

416,0

1,166

0,200

ПВЖ 1Ч1,8

3,4

0,2510

0,1740

0,0503

726,0

1,147

0,212

ППЖ 1Ч1,4

3,0

0,4140

0,1950

0,0827

416,0

1,094

0,200

ППЖ 1Ч1,8

3,4

0,2510

0,0990

0,0503

726,0

1,083

0,212

ПТВЖ 2Ч0,6

2,0

2,2600

2,9600

0,4520

62,5

1,215

0,164

ПТВЖ 2Ч1,2

2,8

0,5650

0,5210

0,1130

292,0

1,177

0,192

ПТВЖ 2Ч1,8

3,6

0,2510

0,1900

0,0503

7550,0

1,167

0,220

ПТПЖ 2Ч0,6

2,0

2,2600

1,6800

0,4520

62,5

1,122

0,164

ПТПЖ 2Ч1,2

2,8

0,5650

0,2950

0,1130

2920,0

1,100

0,192

ПТПЖ 2Ч1,8

3,6

0,2510

0,1080

0,0503

7550,0

1,095

0,220

АППВ 2Ч2,5

3,4

0,0466

0,0324

0,0104

3910,0

1,147

0,212

ДПВ 1Ч2,5

3,4

0,0466

0,0324

0,0104

3910,0

1,147

0,212

АППП 2Ч2,5

3,4

0,0466

0,0184

0,0104

3910,0

1,083

0,212

АПП 1Ч2,5

3,4

0,0466

0,0184

0,0104

3910,0

1,083

0,212

Примечания: 1. Для проводов марок АППВ, АППП, АПВ и АПП D = 228 °С, для всех остальных D = 200 °C.

2. Для проводов марок АППВС и АПППС характеристики такие же, как для проводов марок АППВ и АППП.

При ручном счете ?l рекомендуется определять по графику рис. 28. Для наиболее часто применяемых в системах обогрева кабелей значения ?l приведены в табл. 3.



Рис. 28. График для определения коэффициента теплоотдачи ?l поверхности изоляции кабеля

При ручном вычислении шага раскладки h и температуры токопроводящей жилы ?пр замоноличенного кабеля допускается применение следующих упрощенных формул:

h = [2 ? ?т Fк Qк (A tср + C) + A Q2к b] / (1,72 ? ?т U2 - a A Q2к); (82)

?пр = qк (a h + b) / (2 ? ?т) + tсp, (83)

где а и b - параметры линеаризованной зависимости (83), используемой вместо выражения (78), определяемые по формулам:

при значении h от 0,04 до 0,15 м

a = -2,535 - lnDк + 2 ? ?т B / A; b = -0,086; (84)

при значении h от 0,15 до 0,25 м

a = -1,76 - lnDк + 2 ? ?г B / A; b = -0,1966. (85)

При укладке кабеля в воздушной прослойке температура на поверхности изоляции может быть определена по номограмме рис. 29, если в качестве исходных данных принять следующие величины: U / Qк, E, F, tcp, D, где Е, F - дополнительные характеристические коэффициенты греющих кабелей, определяемые по формулам:

E = 0,86 ?l / A; (86)

F = 1 + B ?l A (87)

или по табл. 3.



Рис. 29. Номограмма для определения температуры поверхности изоляции кабеля ?к при его заложении в воздушной прослойке

При определении ?к по номограмме шаг раскладки кабеля h вычисляется по формуле

h = ?l (?к - tср) / qк. (88)

Если ?к или ?пр оказались ниже допустимых (60 или 70 °С), а h больше минимально допустимого значения, расчет продолжают. В противном случае делают перерасчет.

Снижения значений ?к или ?пр можно достичь двумя путями: марку кабеля заменить маркой с меньшим коэффициентом C; разделить Fк и Qк на две части, оставив для каждой прежнее значение U (один нагревательный элемент заменить двумя).

Увеличить шаг раскладки можно заменой марки кабеля маркой с большим коэффициентом C или увеличением Fк, например, укладкой одного нагревательного элемента в двух смежных помещениях. В последнем случае, если в указанных помещениях различны температурные режимы полов (?српл или qпл) либо различны условия заложения кабеля (воздушная прослойка или замоноличивающий слой), в п. 4.96е определяются тепловые мощности частей нагревательного элемента, уложенных в пределах каждого из помещений Qк1, Qк2 по формулам:

Qк1 = qк1 Fк1; Qк2 = qк2 Fк2, (89)

а затем определяется распределение падений напряжения на этих частях U1 и U2 по формулам:

U1 = U Qк1 / (Qк1 + Qк2); U2 = U Qк1 / (Qк1 + Qк2). (90)

Дальнейший расчет ведется для каждого помещения отдельно с использованием значений U1, qк1, Qк1, Fк1 и U2, qк2, Qк2, Fк2;

к) для замоноличенного кабеля без воздушной прослойки между замоноличивающим слоем и покрытием пола по формуле (37) проверяется разность температур поверхности пола по шагу раскладки ??пл (с заменой qтр на qк). При ручном счете величина y определяется по графику рис. 24. Указанная разность не должна превышать 2 °С;

л) определяется необходимая длина кабеля в элементе или в его частях, уложенных в помещениях с различным температурным режимом полов, Lк по формуле

Lк = Fк / h; (91)

м) определяются расчетное электрическое сопротивление элемента или его частей rt и ток I по формулам:

rt = Lк (A ?к + B Qк / Lк + C); (92)

или

rt = Lк (A ?пр + C); (93)

I = U / rt; (94)

н) вычисляется мощность, рассеиваемая элементом или его частями, по формуле

U2 / rt = Qк / 0,86. (95)

Равенство левой и правой частей уравнения (95) свидетельствует об отсутствии ошибок в электротепловом расчете нагревательных элементов. Отклонение правой и левой частей уравнения не допускается свыше 1 %.

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

4.97. Расчет питающих линий групповых сетей нагревательных устройств, а также заземления либо зануления экранирующих сеток следует производить в соответствии с «Правилами устройства электроустановок» (ПУЭ), «Указаниями по проектированию электрооборудования жилых зданий» (СН 297-64) и «Инструкцией по проектированию электрооборудования общественных зданий массового строительства» (СН 543-82).

4.98. Электрическую сеть, питающую нагревательные устройства систем обогрева, надлежит рассчитывать по нагреву током нагрузки и по потере напряжения. Допустимые потери напряжения должны определяться исходя из следующих данных:

снижение напряжения у наиболее удаленных нагревательных устройств в нормальном режиме работы не должно быть более 2,5 % расчетного напряжения устройств. Наибольшее напряжение на устройстве не должно превышать 105 % расчетного;

в аварийных режимах напряжение у удаленных нагревательных устройств не должно снижаться более чем на 10 % расчетного.

4.99. При расчете внутренних и наружных электросетей нагрузку нагревательных устройств систем обогрева следует принимать с коэффициентом одновременности, равным единице.

4.100. После окончания работ по проектированию системы обогрева следует определить приведенные затраты на систему в целом, в которые дополнительно (кроме затрат на электроэнергию и слой изоляции цокольного перекрытия) включаются затраты по конструктивным слоям цокольного перекрытия, отсутствующим в других системах, по нагревательным элементам, щитам управления, групповым сетям и питающим линиям, распределительным щитам и т.п.

Соответствующие виды затрат определяются по сметам, нормативному коэффициенту эффективности и нормам амортизационных отчислений. Затраты на ремонт и обслуживание систем для сравнительных экономических расчетов определять не рекомендуется в силу их незначительности.
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11


Общие положения
Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации