книги / Отопление и вентиляция Ч. 1 Отопление
.pdfсистему. Однако периодический перегрев помещений такая регу лировка устраняет не полностью.
Перерасход топлива в системах парового отопления вызы вается такж е поступлением пара в конденсатопроводы (пролет ный пар), вскипанием конденсата в конденсатопроводах высоко го давления и большими потерями тепла поверхностью трубо проводов.
К недостаткам парового отопления относятся также гидрав лические удары и шум в паропроводах и конденсатопроводах, необходимость постоянного ухода за конденсатоотводчиками, частое расстройство фланцевых соединений вследствие высокого давления пара, более сложный уход и дорогая эксплуатация.
Срок службы систем парового отопления меньше, чем систем водяного отопления. Под влиянием коррозии особенно быстро разруш аются самотечные конденсатопроводы, в которых всегда имеется воздух.
Указанные недостатки систем парового отопления существен но ограничивают их применение.
Паровые системы отопления в СССР не допускается приме нять в зданиях, к которым предъявляют повышенные санитарногигиенические требования; это — жилые здания, школы, больни цы, ясли, административные здания и т. п.
П ар низкого давления применяют для отопления помещений, предназначенных для временного пребывания людей (столовые, кино, бани, прачечные и т. п.), а такж е для производственных зданий, в которых не выделяется органическая пыль.
Пар высокого давления применяют, как правило, для отопле ния производственных зданий, если он требуется, и для техноло гических процессов.
Подробные указания по вопросу применения систем парового отопления приведены в главе СНиП П-Г.7-62 «Отопление, венти ляция и кондиционирование воздуха. Нормы проектирования».
Г л а в а VIII
П А НЕЛЬНО -ЛУЧИСТОЕ ОТО П ЛЕН И Е
§ 42. Схема и принцип действия панельно-лучистого отопления
Панельно-лучистыми системами отопления называют систе мы с плоскими греющими панелями, которые отдают значитель ную часть тепла путем излучения. К панельно-лучистым отно-
сятся такж е системы с инфракрасными высокотемпературными излучателями, создающими направленные потоки тепловой энергии.
Лучистая энергия от греющих панелей попадает на другие поверхности ограждений и мебель, находящуюся в помещении. Часть тепловых лучей поглощается ими, а часть отраж ается вновь. В результате нескольких поглощений и отражений тепло вая энергия распределяется между всеми ограждениями и пред метами.
В конвективных системах отопления (водяные и паровые си стемы с радиаторами и конвекторами) теплый воздух обогревает ограждения, поэтому температура ограждений ниже температу ры воздуха. При панельно-лучистом отоплении, наоборот, темпе ратура ограждений выше температуры воздуха.
Часть тепла греющие панели отдают путем конвекции. Н аи больш ая теплоотдача конвекцией у панелей, расположенных fiполу, и наименьшая — у панелей, находящихся в потолке. Грею щие панели в стенах занимаю т в этом отношении среднее поло жение.
Исследованиями установлено, что панель в потолке отдает лучеиспусканием до 70—75% , а вертикальные панели в стенах — от 30 до 60% общей теплоотдачи. При уменьшении высоты стено вой панели доля тепла, передаваемая лучеиспусканием, такж е уменьшается.
Лучистым отоплением может быть названо по существу толь ко потолочное панельное отопление, так как оно передает излу чением более 50% всего тепла. При низких стеновых или плин тусных панелях и при напольном отоплении больш ая доля тепла передается конвекцией. Тем не менее системы потолочного, сте нового и напольного отопления, в которых греющими элем ента ми служ ат плоские поверхности, принято назы вать системами п а нельно-лучистого отопления.
Любое панельное отопление будет лучистым, если в резуль тате его действия средняя температура внутренних поверхностей
ограждений |
будет выше температуры воздуха помещений *в. |
Температуру |
часто называю т радиационной температурой |
помещения. |
|
Основная особенность отопительных панелей заклю чается в том, что их, как правило, располагаю т внутри строительных кон струкций. Н агревательные элементы для панелей долж ны изго товляться преимущественно в виде змеевиков из стальных труб (см. § И ).
Системы потолочного панельного отопления пока не получили в нашей стране широкого распространения. В последние годы в результате подробных исследований ученые-гигиенисты выявили температуры, которые можно допустить на поверхности потолков без ухудшения самочувствия людей.
Следует иметь в виду, что отопительные панели, расположен ные в потолке, нагревают -пол вышележащего этаж а, поэтому в необходимых случаях во избежание перегрева поверхности пола предусматриваю т соответствующую тепловую изоляцию.
Д ля улучшения гигиенических условий в помещениях, распо ложенных на первом этаже, иногда предусматривают теплые полы. Такие полы устраивают в ангарах, на вокзалах, в вести бюлях общественных зданий, спортивных залах и закрытых бас сейнах. Температура поверхности пола в зависимости от назначе ния помещений не должна превышать 24—34° С, поэтому нередко площ адь пола оказывается недостаточной для отопления поме щения. В таких случаях дополнительно устанавливают другие нагревательные приборы.
Стеновые отопительные панели, обогреваемые водой, получи ли наибольшее распространение. Объясняется это тем, что на по верхности таких панелей допускается поддерживать более высо
кую температуру, чем на поверхности |
панелей, расположенных |
в полах или потолках. В связи с этим |
поверхность нагревателей |
встеновых панелях меньше, чем в подпольных или потолочных панелях. Поэтому по сравнению с подпольными и потолочными панелями стеновые отопительные панели дешевле.
Для потолочных и подпольных систем отопления в качестве теплоносителя может быть использован воздух, который после соответствующего нагрева перемещают по каналам в подшивных потолках или по пустотам панелей и блоков перекрытия.
Температура воздуха помещений и температура внутренних поверхностей ограждений при нормальной влажности и подвиж ности воздуха оказывает влияние на самочувствие человека.
Организм человека постоянно выделяет тепло, которое пере дается в окружающую среду. Это тепло человек отдает конвек цией, излучением, испарением с поверхности тела и выдыханием. При конвективной системе отопления, когда температура воздуха
вжилых помещениях 18—20° С, температура внутренней поверх ности наружных стен обычно не выше 12° С, а внутренней поверх ности двойных окон 4—5° С. Люди, находящиеся в таких поме щениях, отдают большую часть тепла излучением на холодные поверхности. Например, при температуре воздуха в помещении 14—20° С и конвективном отоплении человек отдает тепла: кон векцией 29—35 ккал/ч, излучением 46—60 ккал/ч, испарением и выдыханием 20—25 ккал/ч.
Чем больше потери тепла конвекцией и меньше излучением, тем лучше самочувствие человека.
Чтобы увеличить теплоотдачу конвекцией и уменьшить отдачу
тепла излучением, следует поднять температуру внутренних по верхностей ограждений несколько выше температуры воздуха. Такие условия и обеспечиваются лучистым отоплением. Н аряду с этим для увеличения теплоотдачи людей путем конвекции при панельно-лучистом отоплении можно снизить температуру воз
духа в помещении на 1—2°. Это одно из основных достоинств панельно-лучистого отопления.
М ожно отметить, что панельно-лучистое отопление способст вует улучшению самочувствия людей, находящихся в поме щениях.
Интенсивность облучения измеряют в кал/см2*мин или в ккал/м2»ч. По мнению гигиенистов, интенсивность облучения че ловека в гражданских зданиях не долж на превышать 10 ккал/м2*ч. Д ля обеспечения этого условия приходится иногда снижать температуру поверхности панели, увеличивая ее пло щадь.
Т а б л и ц а VIII.I
Средние температуры воздуха и поверхностей ограждений в ° С, допускаемые в помещениях с панельно-лучистым отоплением
П о м ещ е н и я
Т е п л о в ы д е л е ния ч е л о в ек о м в к к а л /н
щ и е (в |
е д н е м ) |
том ч и с к о н к ц и е й |
о б |
с р |
в ле в е |
Т е м п е р а т у р а в о з
д у х а п о м ещ ен и я |
С р е д н я я т е м п е р а т у р а |
||
п о в е р х н о с т и |
|||
при о то п л ен и и |
|||
|
|||
к о н в е к |
л у ч и |
в с е х |
|
о г р а ж д е |
|||
ти вн о м |
ст о м |
ний
Вестибюли, коридоры, |
|
|
|
|
|
|
лестничные клетки, мага- |
130 |
67—62 |
12—16 |
8 -1 4 |
13—17,5 |
18—23,3 |
амиы и т. п . . |
||||||
Жилые и общие поме |
|
|
|
|
|
|
щения для пребывания |
110 |
57-51 |
18—20 |
16—18 |
21 |
|
людей |
2 4 ,6 —25,6 |
|||||
Ванные комнаты, опе |
90 |
42—23 |
22—26 |
2 0 -2 4 22—23,5 j |
|
|
рационные н т. п. |
26,4 —27 ,5 |
|||||
|
|
|
|
|
1 |
|
В табл. V III.1 указаны средние температуры воздуха и внут ренних поверхностей ограждений в различных помещениях при панельно-лучистом отоплении. Д ля сравнения приведена темпе ратура воздуха при конвективном отоплении.
Из табл. V III. 1 видно, что при панельно-лучистом отоплении температуру воздуха помещений возможно понизить в среднем на 2° по сравнению с конвективным отоплением.
На поверхностях отопительных панелей должны поддерж и ваться определенные максимальные температуры. С экономиче ской точки зрения выгодны более высокие температуры, однако по гигиеническим соображениям их ограничивают.
Наиболее высокие расчетные температуры принимают для по верхности стеновых панелей высотой не более 1 м от пола. По мнению гигиенистов, на поверхности перегородочных панелей, облучающих весь корпус человека, температура не долж на пре вышать 40° С, а температура на поверхности подоконных панелей
долж на быть не более 45° С.
Согласно строительным нормам и правилам предельная тем пература на поверхности бетонных приставных панелей при вы соте их до 1 м от уровня пола должна приниматься:
для жилых зданий, школ, поликлиник, музеев, администра тивных и тому подобных зданий 95° С;
для детских, садов-яслей, больниц и других лечебных учреж дений 85° С;
для гимнастических залов, бассейнов, бань, прачечных, ресто ранов, столовых, кафе, магазинов, вокзалов, аэропортов, зрелищ ных предприятий, производственных зданий различного назна чения, оборудуемых панельно-лучистым отоплением, и бытовых помещений до 150° С;
для производственных зданий, где выделяются неорганиче ская пыль, негорючие и не поддерживающие горения пары и газы, а такж е цехов углеподготовки электростанций и коксохимических заводов не выше 130° С при теплоносителе постоянных парамет ров и до 150° С при теплоносителе переменных параметров;
для производственных помещений, где выделяется невоспламеняющ аяся, невзрывоопасная органическая возгоняемая неядо витая пыль, до 110° С при теплоносителе постоянных параметров и до 130° С при теплоносителе переменных параметров;
для производственных помещений, где выделяются взрыво опасные, воспламеняющиеся газы, пары и пыль, горючие мате риалы и легко возгоняемые ядовитые вещества, — в соответствии со специальными указаниями министерств и ведомств, согласо ванными с органами государственного пожарного и санитарного надзора.
В системах панельно-лучистого отопления температура по верхности панелей в °С не должна превышать:
а) |
на обогреваемой поверхности пола: |
24 |
||
|
в детских яслях-садах |
|||
|
в вестибюлях, бассейнах и других поме |
|||
|
щениях |
|
|
30 |
|
(в бассейнах с температурой воздуха по |
|||
|
мещения |
25—26° С допускается |
повы |
|
|
шать температуру поверхности пола до |
|||
б) |
34° С) |
|
|
|
на обогреваемой поверхности потолка: |
|
|||
|
при высоте помещения 2,5—2,8 м |
28 |
||
|
то же |
|
2,9—3 |
30 |
в) |
» |
|
3,1—3,4 |
33 |
на обогреваемой |
поверхности перегородок |
|||
|
и стен выше |
1 м |
над уровнем пола |
45 |
§ 43. Системы панельно-лучистого отопления
Теплоносители при панельно-лучистом отоплении. Отопи тельные бетонные панели, как правило, обогреваются водой, име ющей невысокую температуру, благодаря чему разогрев панелей
происходит медленно, без образования трещин, которые могут возникнуть при быстром нагреве панелей паром.
Мы уже отмечали, что вода как теплоноситель обеспечивает возможность центральной и местной регулировки нагреватель ных приборов. При движении воды по стальным трубам они меньше разруш аю тся коррозией, чем под влиянием пара.
Отопительные панели обладаю т значительной тепловой инерцией, поэтому одно из основных достоинств пара — быстрый нагрев помещений теряет свое значение. По указанным причинам
/в системах панельно-лучистого отопления пар применяют
|
|
|
редко. |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
В |
качестве |
теплоносителя |
|||||||
|
|
|
для |
обогрева |
|
панелей |
может |
|||||
|
|
|
быть |
использован |
воздух, |
что |
||||||
|
|
|
дает |
возможность |
экономить |
|||||||
|
|
|
стальные трубы, упрощ ать |
ра |
||||||||
|
|
|
боты по монтажу и ремонту |
|||||||||
|
|
|
отопительных |
|
систем; |
утечки |
||||||
Рис. VIII. 1. Схема |
отопления с |
низ |
воздуха |
не |
вызывают |
порчи |
||||||
строительных |
конструкций. |
|||||||||||
кими стеновыми и |
напольными |
па |
||||||||||
Однако |
при |
обогреве пане |
||||||||||
нелями |
|
|||||||||||
/ — низкие стеновые |
панели; 2 — змеевик |
лей |
воздухом |
требуется |
уст |
|||||||
напольной панели; 3 — обратный трубопро |
ройство |
герметичных |
каналов |
|||||||||
вод от стеновых панелей, служащий пода |
как во |
внутренних |
стенах, |
так |
||||||||
ющим трубопроводом для змеевика на |
||||||||||||
польной |
панели |
|
и в |
перекрытиях зданий. К ро |
||||||||
|
|
|
ме |
того, |
при |
теплоносителе |
воздухе существенно усложняется регулировка системы. П оэто му в практических условиях обогрев панелей воздухом пока не получил широкого распространения.
В системах панельно-лучистого отопления можно использо вать нагрев электрическим током. При электронагреве целесо образно применять листовые панельные приборы из токопрово дящей резины. Температура поверхности таких приборов не превышает 40° С. Следует иметь в виду, что в эксплуатации элект ронагрев будет дороже других видов отопления.
М аксимальная температура воды, применяемой для обогре вания панелей, не превышает 115° С. В последнее время прово дятся опыты, выявляющие возможность нагрева стеновых пане лей водой с более высокой температурой.
При установке стеновых отопительных панелей во всем зд а нии температуру воды в подающих магистралях системы прини мают от 95 до 115° С, а температуру воды в обратных магистра л я х — 70° С при теплоснабжении от ТЭЦ и 80—85° С при получении тепла от местных котельных в районах, где не преду сматривается подача тепла от ТЭЦ.
Д ля систем отопления с напольными и потолочными панеля ми температуру горячей воды принимают с учетом конструкций и
размеров панелей и допускаемой температуры их поверхностей. Эта температура, как правило, ниже 95° С.
Если в здании вместе с низкими стеновыми отопительными панелями устанавливаются также потолочные или напольные панели, то схему трубопроводов системы следует запроектиро вать таким образом, чтобы обратные трубопроводы от стеновых панелей использовались в качестве подающих магистралей для напольных или потолочных панелей (рис. V III.1). При таких ус ловиях температура поверхности потолочных и подпольных па нелей не будет превышать допускаемого предела.
й)
Рис. VIII.2. Массивные конструкции греющих потолков
а —совмещенная панель: 1 — линолеум; 2 —цементная стяжка; 3—пемзобетон; 4 — тепловая изоляция; 5 —железобетон; 6 —стальная труба; 7 —штукатурка; б — приставная потолочная панель: 1 — линолеум, 2 — цементная стяжка, 3 —тепловая изоляция, 4 —бетонная отопительная панель, 5 —многопустотная
железобетонная плита
Системы отопления с греющими потолками. Горизонтальные потолочные панели широко применяются за рубежом. Современ ные конструкции греющих потолков подразделяются на массив ные и легкие. В массивных конструкциях змеевики заделывают в бетонную толщу перекрытия, подвесные бетонные панели или в слой штукатурки перекрытия. В легких конструкциях трубы или легкие панели располагаю т в подвесном потолке, а иногда зме евики свободно прокладывают в пустотах перекрытия без совме щения их со строительными конструкциями.
К массивным конструкциям относятся греющие потолки, показанные на рис. VIII.2. Д ля панели совмещенного вида, при веденной на рис. V III.2, а, температура теплоносителя не долж на превышать 55—60° С. Трубы в этой панели располагаются та ким образом, чтобы под ними можно было разместить армату ру, обеспечивающую прочность бетона и улучшающую передачу тепла по направлению сверху вниз.
Д ля тепловой изоляции применяют малотеплопроводные м а териалы, выдерживающие давление со стороны пола.
Н а рис. V III.2, б изображена конструкция приставной пото лочной панели, которую применяют при сборном железобетон ном настиле. Такие панели изготовляют на заводах и собирают на строительстве при устройстве перекрытий. Часть тепла от этой панели передается полу.
К легким сборным конструкциям относятся греющие потол ки, показанные на рис. V III.3.
Подвесные греющие потолки можно ремонтировать, не р аз бирая основных строительных конструкций.
10 |
9 |
0 |
2 |
1 |
6 |
Рис. VII 1.3. Легкие сборные конструкции греющих потолков
а — разрез потолка, оштукатуренного на месте: / — перекрытие; 2 — изоляция; 3—шип
для крепления; 4 — деревянная пробка; 5 — направляющая |
планка; |
6 — алюминиевые |
||
листы; 7 —труба; |
8 — элементы, несущие штукатурку; |
9 —скобы |
для |
подвески; |
10 —штукатурка; |
б — разрез потолка из сборных панелей: |
/ — перекрытие; |
2 — канал |
для воздуха; 3 —подвеска; 4 —сборная панель; 5 — воздухораспределительный патру бок; б —труба; в —греющая панель в виде подвесного потолка: / — перекрытие; 2 — подвеска; 3 — изоляция; 4 —канал с теплоносителем; 5 — перфорированные метал лические листы
Системы отопления с греющим полом. Змеевики для обо гревания полов заделы ваю т в бетон или прокладываю т в пусто
тах пола. Д ля устройства теплого |
пола |
может быть использо |
вана конструкция, приведенная на |
рис. V III.2, б. В таком случае |
|
тепловую изоляцию исключают совсем |
или располагаю т под |
|
трубами. |
|
|
Простейшая |
конструкция теплого пола показана на |
рис. VII 1.4, а; |
греющие трубы в этой конструкции заделаны в |
бетон.
На рис. VIII.4, б изображен теплый пол на грунте: трубы рас положены в пустотах пола, перекрытых бетонными плитами.
Л егкая конструкция теплого пола приведена на рис. VII 1.4, в; греющие трубы, расположенные в пустотах пола, соединены с алюминиевыми пластинами, которые рассеивают тепло. Ширина
|
Рнс. VII 1.4. Конструкция |
греющих |
полов |
|
|
||||
а — трубы |
заделаны в |
бетон: / — линолеум; |
2 —цементная |
стяжка |
|||||
3 — труба; |
4 — бетон; |
в |
5 — тепловая |
изоляция; |
6 — гидроизоляция |
||||
б —трубы |
проложены |
пустотах |
пола: / — настил пола; |
2 — плита |
|||||
3 —труба; |
■/ — изоляция; |
5 —бетон; |
б — шлак; |
в — трубы |
с |
пластина |
|||
ми — рассеивателями тепла: / — настил |
пола; |
2 —подготовка |
под пол |
||||||
3 —труба; |
/ — изоляция; |
5 — рассеиватели тепла; |
г —трубы |
с распо |
ложенными над ними полосами теплоизоляционного материала: /—теп ловая изоляция; 2 — труба
пластин различна; более широкие располагаю т у наруж ных стен, чтобы температура пола в этих местах была выше, чем в сере дине помещения. Настил пола должен быть теплопроводен, по этому его выполняют из бетона, мрамора и т. п.
Теплый пол должен иметь равномерную температуру. Д ля этой цели над трубами, расположенными на расстоянии 0,5 м одна от другой, прокладывают полосы теплоизоляционного м а
териала (рис. V III.4 ,г). |
|
Иногда для устройства теплого пола греющие трубы |
засы |
пают слоем песка, по которому уклады ваю т бетонные |
плиты. |
Трубы при их температурном удлинении свободно перемещ аю тся в слое песка.
Системы с отопительными панелями в стенах и перегородках.
Устройство греющих полов и потолков услож няет монтажные работы при возведении зданий, что приводит к задерж кам строительства. Поэтому подпольное и потолочное отопление не получило большого распространения.
Стеновые отопительные панели с точки зрения скоростного строительства оказались более рациональными, что вы звало их широкое применение в жилых и общественных зданиях. Они мо гут применяться такж е и в производственных зданиях. Стеновые панели можно устанавливать в помещениях вместе с радиато рами.
Системы водяного отопления с бетонными отопительными панелями применяют, как правило, с насосной циркуляцией. При насосной циркуляции рекомендуется предусматривать подачу горячей воды в змеевик по схеме «снизу вверх». Это создает благоприятные условия для прогрева нижней зоны панели и для удаления воздуха.
При массовом выпуске панелей в заводских условиях их вы бирают при проектировании в соответствии с заводской номен клатурой. Для изготовления панелей применяют бетон с объем ным весом 2000—2500 кг/м3 марки 200—250. Рекомендуется сле
дующий состав бетона |
1 1,6: 4,8 с водоцементным |
фактором 0,7; |
крупность щебня: 20 |
мм — 48%; 10 мм — 25% ; |
5 мм — 27% . |
Коэффициенты линейного расширения у стали и бетона почти одинаковы, поэтому при медленном нагревании панели в ней не возникает трещин.
§ 44. Размещение и установка отопительных панелей
Применяемые в СССР стеновые отопительные панели разм е щают в наружных стенах и перегородках. Ч ащ е всего панели в наружных стенах располагают под окнами.
Отопительные панели монтируют одновременно со стеновыми панелями или при кладке стен здания (рис. V III.5). Д о начала монтажа размечаю т места установки отопительных панелей с указанием их типа. Д ля подъема панелей к местам установки