Введення

Вступ

Коротка історія розвитку опалювальної техніки

Унаслідок суворого клімату в нашій країні чоловік близько 80 %.своей
життя проводить в приміщенні. У цих приміщеннях для забезпечення

нормальних умов для життя і діяльності людини, для збереження споруд і матеріальних цінностей і для забезпечення технологічного процесу необхідно підтримувати певну температуру повітря. Це досягається застосуванням спеціальних опалювальних установок.

Першою опалювальною установкою, створеною руками людини, було багаття, що розпалювалося на підлозі житла. Надалі опалювальні установки удосконалювалися. На зміну багаттю прийшла піч-кам'янка і курна пекти, така, що топилася «по-черному» продукти згорання виходили безпосередньо в приміщення, а потім відводилися назовні через отвір в крівлі. Також огрівальні пристрої знаходили при археологічних розкопках в житлах IX в. Пізніше, в XV столітті, створювалися печі з трубами, відвідними продукти згорання назовні. До XVIII століття у всіх країнах земної кулі для обігріву приміщень застосовувати печі.

Промислова революція XVIII століття зробила корінний перелом і в опалювальній техніці. Починається використання відпрацьованої в машинах пари для обігріву приміщень.

У 1777 года французький інженер Боннеман застосував для обігріву інкубаторів винайдену ним систему водяного опалювання з природною циркуляцією, основні елементи якої згодом знайшли застосування і при обігріві жител.

Приблизно в той же час в Росії стала застосовуватися система вогнеповітрянного опалювання, що розповсюдилася за кордоном і називається там «російською системою».

У 1795 році була опублікована робота Н.А. Львова «Російська піростатики», в якій піддалося критиці модне тоді захоплення закордонними фігурними печами, що погано обігрівали приміщення. Ця

книга привела до відродження російського пічного мистецтва. У другій частині «Російської піростатики», виданої в 1799году, Львовим були закладені основи техніки вогнеповітрянного опалювання.

Перші системи водяного опалювання з природною циркуляцією теплоносія були виконані в Росії в 1834 році гірським інженером професором П.Г.Соболевским.

У 1874 році військовий інженер Фролов запропонував оригінальний варіант опалювання порохових льохів, що був своєрідним прототипом променистого опалювання. Стіни порохових камер обігрівалися зовні нагрітим повітрям.

У 1875 році в Петербурзі вперше в Західній Європі була здійснена оригінальна система водяного опалювання окремої квартири із застосуванням плоских сталевих нагрівальних приладів, оформлених у вигляді пілястрів біля зовнішніх стін. Вода для цих систем підігрівалася в спеціальному нагрівачем, вбудованому в кухонне вогнище.

XIX століття характерне розвитком не тільки техніки опалювання, але його теорії. Опубліковані роботи Н.А. Аммосова «Коротке поняття про пневматичне опалювання» (1841) і керівництво професора Мейснера «О опалюванні».

Инженер И.И. Свіязев в 1867году опублікував працю за розрахунком печей, а інженер И.И. Флавіцкий обгрунтував причини впливу складу і температури повітря на самопочуття людини (1884). У 1880 році вийшло перше видання «Курсу опалювання і вентиляції» професора СБ. Лукашевича.

З моменту випуску промисловістю эл/двигателей на початку XX століття набувають поширення вод. системи з насосною спонукою.

У 1903 році професор В.М. Чаплін вперше застосував оригінальну систему пароводяного опалювання, спонукачем руху води в якій був пароструминний інжектор. У 1905году інженера В.А. Яхимовіч винайшов, а в 1906 - 1911 році багато разів здійснив в натурі будівлю клінік, шкіл, суспільних систему опалювання, звану променистою або панельною.

Опалювальна техніка має багатовікову історію. Перші опалювальні пристрої були відомі ще в кам'яному столітті. На початку нашої ери з'явилися опалювальні печі з відведенням продуктів горіння через димарі. Удосконалюючись, ці печі довгий час були основним видом опалювання. Важливий етап в розвитку опалювальної техніки пов'язаний з виникненням центральних систем опалювання. Найбільш ранньою з'явилася система опалювання, що функціонувала завдяки мережі каналів, розміщених під підлогою, по яких пропускалися димові гази з печі. З 15 в. вже застосовувалося повітряне опалювання з подачею в приміщення повітря, що нагрівалося при зіткненні з поверхнями печі. Системи водяного і парового опалювання отримали розвиток в 19 в. До початку 20 в. відноситься створення променистого і панельного опалювання, розвиток систем центрального опалювання, теплофікації і централізованого теплопостачання.

Розрізняють наступні види опалювання: водяне опалювання, парове опалювання, повітряне опалювання, панельне опалювання, променисте опалювання

Найбільш поширена система опалювання, вживана в сучасних житлових, суспільних і промислових будівлях. Тепло в опалювальні приміщення передається гарячою водою через опалювальні прилади, що знаходяться в них. Система водяного опалювання включає: водонагрівачі, опалювальні прилади, трубопроводи, по яких гаряча вода від водонагрівача поступає в опалювальні прилади, і після охолодження в них повертається назад у водонагрівач, розширювальна судина для води, об'єм якої збільшується при нагріванні і замочно-регулюючу арматуру, що встановлюється на трубопроводі. Для правильної експлуатації системи водяного опалювання важливо, щоб з неї було видалено повітря. З цією метою, а також для повного спорожнення системи всі трубопроводи прокладаються вертикально або з ухилом, причому у верхній точці системи робляться спеціальні пристрої - повітрявідводники.

Парове опалювання - це вид центрального опалювання, при якому теплоносієм служить пара, що поступає в систему опалювання від мережі централізованого теплопостачання або від парового казана, що знаходиться в опалювальній будівлі або поряд з ним. Область застосування парового опалювання із-за властивих йому недоліків в сучасному будівництві значно скоротилася. За наявності пари як теплоносія для опалювання частіше використовується комбіноване пароводяне опалювання, при якому замість опалювального казана встановлюється водонагрівач, що працює на пару.

Основна перевага повітряного опалювання в порівнянні з іншими видами центрального опалювання - зменшена витрата металу, тому що для пристрою повітряного опалювання не застосовуються опалювальні прилади і труби, як, наприклад, при водяному опалюванні або паровому опалюванні. Ще одна істотна перевага повітряного опалювання перед іншими видами опалювання - це можливість поєднання його дії з вентиляцією і кондиціонуванням повітря. Головним чином повітряне опалювання

використовується в громадських і промислових будівлях.

Панельне опалювання - це вид опалювання, при якому тепло в опалювальне приміщення передається від плоских поверхонь опалювальних панелей, що розташовуються в стінах і перегородках, що нагріваються (іноді в підлозі). Опалювальні панелі зазвичай роблять з бетону із закладенням в нього нагрівальних елементів у вигляді сталевих труб, по яких циркулює теплоносій (гаряча вода, рідше за пари).

Променисте опалювання - це вид опалювання, при якому тепло в опалювальне приміщення передається переважно випромінюванням і в значно меншій кількості, - конвекцією. Характерна ознака променистого опалювання - розміщення опалювальних приладів під стелею або в стелі приміщення. При цьому потік променистого тепла від опалювальних приладів розповсюджується вниз. Він сприймається конструкціями, що захищають (зокрема, підлогою). Люди, що знаходяться в приміщенні, також сприймають те, що виділяється опалювальними приладами променисте тепло.

Тема 1.Загальні відомості про системи центрального опалення Класифікація систем опалення

1.Студент повинний знаті:

1.13 яких елементів складається система опалення.

1.2. Класифікація систем опалення.

1.3. Вімоги пред'явлені до них.

1.4.Характеристика основних видів систем опалення.

2.Контрольні питання:

1.Назначения системи опалення.

2.Як будується система опалення.

З.Яка класифікація систем опалення.

4.Що називається місцевою системою опалення.

5.Що називається центральною системою опалення.

6.Яка з цих систем найбільш економічна.

7. З яких елементів складається система опалення.

ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ ПРО СИСТЕМИ ЦЕНТРАЛЬНОГО ОПАЛЕННЯ

Класифікація систем опалення

Кожна опалювальна установка, призначена для підтримки в приміщенні заданої температури повітря, складається з трьох основних елементів: генератора тепла, в якому теплоносію передається необхідна кількість тепла, системи трубопроводів для переміщення по ним теплоносія і нагрівальних приладів, передавальних тепло від теплоносія повітрю і огорожі приміщення.

У опалювальних установках як теплоносій застосовують воду. Насичена водяна пара і повітря.

Вода має велику теплоємність і щільність, що дозволяє передавати велику кількість тепла при малому об'ємі.

Пара при проходженні за системою опалювання віддає свою теплоту пароутворювання, перетворюється на конденсат і повертається знову в генератор тепла. Проте, висока температура пари, допускає його застосування тільки в опалювальних установках промислових підприємств, оскільки в житлових будівлях t_н = 95°С.

Повітря як теплоносій хоч і не вимагає установки в приміщеннях опалювальних приладів, застосовується рідко. Він має малу питому теплоємність і для передачі навіть не великих кількостей тепла потрібний великий об'єм повітря. Витрати тепла при цьому більше, ніж при такій же кількості тепла, що транспортується за допомогою води або пари.

Залежно від радіусу дії опалювальних установок їх підрозділяють на місцеві, центральні і районні.

Місцевим опалюванням називається такий вид опалювання, при якому генератор тепла і нагрівальний прилад конструктивно скомпанованні разом і встановлюються в приміщенні, що обігрівається.

До цього виглядувідноситься:

ü пічне опалювання;

ü електричне опалювання, при якому в тепло перетворюється електрична енергія, що підводиться до спеціальних нагрівальних приладів;

ü газове опалювання, коли в нагрівальних приладах спеціальної конструкції як паливо використовується природний або зріджений газ; продукти згорання можуть виводитися назовні або в приміщення.

Центральним опалюванням прийнято називати такий вид опалювання, при якому отримання тепла з палива і передача його теплоносію проводиться в єдиному для всієї будівлі центрі - котельній, а в приміщеннях будівлі, що обігрівається, встановлюються тільки нагрівальні прилади. Котельна може знаходиться в самій будівлі і за його межами.

Якщо котельна, що окремо стоїть, обслуговує декілька будівель або район, то це називається районним опалюванням.

Системи центрального опалювання бувають:

Øводяні;

Øпарові;

Øповітря.

Системи водяного опалювання бувають з природною і штучною циркуляцією.

І повітряні системи також бувають з природною і штучною циркуляцією.

Системи парового опалювання діляться на три групи: високого, низького тиску і вакуум - парове опалювання.

У сучасних системах опалювання коли генератором є ТЕЦ, використовують два теплоносії: первинний і вторинний, оскільки застосування високотемпературних теплоносіїв неможливе в системах опалювання.

Також комбіновані системи бувають пароводяні, пароповітряні, водоводяні, водоповітря, вогнеповітрянні і електроповітряні.

Для передачі тепла від первинного теплоносія до вторинного використовують теплообмінники або спеціальні пристрої змішувачів для води і пристрою для зниження тиску пари.

Основні принципові схеми центрального опалювання

Двотрубна з природною циркуляцією тупикова

Однотрубна з природною циркуляцією

До самої верхньої точки верхнього стояка приєднують трубопровід, що йде до розширювального бака, який призначений для ухвалення води, що розширюється при нагріві, і для видалення повітря з трубопроводів системи як при первинному наповненні її водою, так і що виділяється з води при її нагріванні. Всі трубопроводи прокладають з ухилом.

Водяна система опалювання може бути з верхньою розводкою подаючих магістралей і з нижньою розводкою.

Для можливості регулювання тепловіддачі нагрівальних приладів на одному з підведень до них (краще зворотньою) встановлюють крани подвійного регулювання або триходові.

У цих системах вода переміщається завдяки тиску, що виникає в слідстві гарячіше і охолодженої води в межах висоти h або h1. Цей тиск називається природним або гравітаційним і в наслідку його величини радіус дії систем з природною циркуляцією води не перевищує 30м. Висота Ь між центром нагріву води в казані і центром охолоджування її в приладах повинна бути не меншого 3 м.

Для обігріву будівель більшої протяжності влаштовують системи з штучною циркуляцією

Схема з верхньою розводкою, тупикова, двотрубна

Однотрубна схема тупикової системи з штучною циркуляцією

води

Розрізняють однотрубні системи проточні і із замикаючими ділянками. Недолік проточних систем - неможливість регулювання тепловіддачі або повного відключення окремих приладів. Якщо в проточних стояках встановлюють триходові крани, то вона стає проточною і регульованою. Триходовий кран дає можливість пропускати всю воду стояка або через прилад або через замикаючу ділянку, повністю відключаючи прилад.

Замикаючі ділянки можуть бути або осьові або зміщені.

Однотрубні системи бувають вертикальні і горизонтальні (у промислових і громадських будівлях)

Системи парового опалювання низького тиску можуть бути замкнутими і розімкненими. Відмінність розімкнених від замкнутих полягає в тому, що конденсат не потрапляє безпосередньо в казан, а збирається в спеціальний конденсатний бак, через конденсатовідводник, проникний пару. Повернення зібраного конденсату в казан проводиться насосом.

За наявності пари, але неприпустимості пристрою парового опалювання в будівлі, виконують пароводяні системи опалювання.

ТЕМА 1.Теплопередача крізь огородження

будівлі. Способі передачі теплоти. Складний

теплообмін. Термічний опір, одне і багатошарової

конструкції

1.Студент повинний знаті:

1.1 Способі передачі теплоти.

1.2 Складний теплообмін: формулу Ньютона-Ріхмана, щільність
теплового потоку, передача теплоти від зовнішньої поверхні, зовнішньому повітрю.

1.3.Термічний опір одне і багатошарової конструкції.

1.4. Основна формула теплопередачі.

1.5. Необхідний термічний опір кулі.

1.6. Коефіцієнт теплопередачі, одиниці вимірювання.

2.Студент повинний вміти:

2.1.Вміти вибирати коефіцієнти теплопровідності із Сніп.

2.2 Визначати потрібний та фактичний опір теплопередачі.

2.3. Визначати невідомий куля огороджуючої конструкції.

2.4. Вміти визначати тепловитрати приміщень.

2.5. Вміти робити перевірку огороджень на конденсації вологи.

Тема 1. ТЕПЛОПЕРЕДАЧА ЧЕРЕЗ ОГОРОЖІ БУДІВЕЛЬ

Способи передачі теплоти

Процес перенесення теплоти в просторі виникає під дією різниці температур і направлений у бік зменшення температури.

Теплота може розповсюджуватися в будь-яких речовинах і навіть через вакуум. Ідеальних теплоизоляторов не існує.

У всіх речовинах теплота передається теплопровідністю за рахунок перенесення енергії мікрочастками. Молекули, атоми, електрони і інші мікрочастки, з яких складається речовина, рухаються з швидкостями, пропорційними їх температурі. За рахунок взаємодії один з одним швидкорухаючі мікрочастки віддають свою енергію повільнішим, переносячи таким чином теплоту із зони з високою в зону з нижчою температурою.

У рідинах перенесення теплоти може здійснюватися ще і за рахунок перемішування. При цьому вже не окремі молекули, а великі макроскопічні об'єми гарячої рідини переміщаються в зони з низькими температурами, а холодна рідина потрапляє в зони з високими температурами. Перенесення теплоти разом з макроскопічними об'ємами речовини називається конвекцією.

Часто доводиться розраховувати теплообмін між рідиною і поверхнею твердого тіла. Цей процес отримав спеціальну назву «Конвективна тепловіддача».

Третім способом передачі теплоти є випромінювання. Випромінюванням теплота передається через всі проміння прозорі середовища, зокрема через вакуум.

Носієм енергії при теплообміні випромінюванням є фотони, що випромінюються і поглинаються тілами при теплообміні.

Коефіцієнт теплопровідності - характеризує здатність даної речовини проводити теплоту (Вт/м*К). Чисельно коефіцієнт

теплопровідності λ рівний щільність теплового потоку при різниці температур в 1°С (К) і товщина стінки 1м.

λ в газах - залежить від V руху молекул

λ = 0,2(Н₂); у повітрі λ = 0,025 (т.к. він важче Н₂)

λ в металлах- тепловий рух електронів (вони легші, отже λ вище, ніж в газах) λ_АД = 400; λ=50

У рідинах λ< 1. Н₂О- краще решті λ_Н2О= 0,6

Через стінку тепловий потік передається теплопровідністю. Щільність теплового потоку через однорідну стінку можна визначити по формулі:

,Вт/м²

де - товщина стіни в м.

Величина /λ=R називається термічним опором конструкції, що захищає. З урахуванням цього:

Якщо стіна багатошарова, то термічний опір можна визначити по формулі:

,м² К/Вт

СКЛАДНИЙ ТЕПЛООБМІН

Термічні опори одно- і багатошарової стіни

Перенесення теплоти від одного рухомого середовища до іншої через тверду стінку будь-якої форми називається теплопередачею.

Теплопередача - складний процес, в якому теплота передається всіма способами: теплопровідністю, конвекцією і випромінюванням:

1) перенесення теплоти конвекцією від гарячого теплоносія до стінки. Конвекція завжди супроводжується теплопровідністю і часто - випромінюванням;

2) перенесення теплоти теплопровідністю через стінку;

3) перенесення теплоти конвекцією від другої поверхні стінки до холодного
теплоносія. Конвекція також супроводжується теплопровідністю і часто
випромінюванням.

Кількість теплоти, переданої гарячим теплоносієм стінці шляхом конвективного теплообміну визначається по рівнянню Ньютона-ріхмана:

α - коефіцієнт тепловіддачі

Тепловий потік, переданий теплопровідністю через стінку

Тепловий потік, переданий від другої поверхні стінки до холодного теплоносія

Величини Q в рівняннях однакові. Вирішуючи при рівняння перенесення теплоти щодо різниць температур маємо:

Складаючи почленно рівності отримаємо:

Звідси щільність теплового потоку

У знаменнику - опір теплопередача

До - виражає кількість теплоти, що проходить через одиницю поверхні стінки в одиницю часу від гарячого до холодного теплоносія при

різниці температур між ними в 1 ^oС.

- головне рівняння теплопередачі

Загадка про сауну.

Необхідний термічний опір стіни

Необхідний загальний термічний опір огорожі визначається по формулі:

,м² К/Вт

де t_в; t_н температури, відповідні внутрішнього і зовнішнього повітря, ^oС α_в - коефіцієнт тепловіддачі від внутрішнього повітря до внутрішньої поверхні зовнішньої огорожі, Вт/м² К

n - поправочний коефіцієнт до (tв -tн) Залежить від положення зовнішньої огорожі по відношенню до зовнішнього повітря

t_н - нормований температурний перепад між температурою внутрішнього повітря t_в і температурою внутрішньої поверхні зовнішньої огорожі, ^oС

Необхідний загальний термічний опір огорожі - це піт можливе термічне опори для будь-якої огорожі. Нижче не повинна бути, тоді стіна або інша огорожа не виконуватиме свої функції.

Окрім необхідного R_о^ТР, є загальне фактичні опір теплопередачі огорожі. Необхідно, щоб між ними виконувалася нерівність:

Фактичний загальний термічний опір теплопередачі

визначається по формулі:

Де

,м² К/Вт

бн - коефіцієнт тепловіддачі від зовнішньої поверхні огорожі до зовнішнього повітря

R₁, R₂ R_п - термічний опір шарів огорожі, м²*С/Вт.

Вказівки за розрахунком опору теплопередачі тих, що захищають

конструкцій по Сніп П.3-79

1. З СНіП 2.01.01 необхідно виписати всі зовнішні температури

2. По СНіП П.3-79 т.1 визначити режим в приміщенні і по карті - зону, в якій розташовано місто (прил.1)

3. По СНіП П.3-79 прил.2 визначити параметри А або Б

4. _По прил.З виписати л для всіх шарів огорожі

5. Визначити ,по формулах з СНіПа

У випадку, якщо відсутні дані про одну з товщини шарів порядок розрахунку такий(після прил.4)

6. Задатися величиною Д

7. По табл.5 стор. 6 визначити, яка t_н приймається 8.Визначити по формулі

9. Порівняти і знайти з цього рівняння шукану товщину слоя

10. Округляти до стандартного значення

Визначення необхідного опору теплопередачі для зовнішніх дверей і воріт

Необхідний опір теплопередачі для зовнішніх дверей і воріт визначається по формулі:

= 0.6

- определяется при

Визначення опору теплопередачі полови на ґрунті

Бувають утеплені і не утеплені. Для не утепленої полови і стін нижче у.з.

Rc_{I 3} =2.1; Rc_{II 3} = 4.3; Rc_{III 3} = 8.6; Rc_{IV 3} =14.2

Для утепленої полови і стін

де - товщина утепленого шару, м

- коефіцієнт теплопровідності утеплювача

Дата добавления: 2014-01-04