4.63. Номинальные токи защитных аппаратов (плавких вставок предохранителей или тепловых расцепителей автоматических выключателей) питающих линий должны приниматься не менее чем на две ступени выше тока аппарата защиты нагревательного устройства с наибольшей номинальной мощностью, питаемого данной линией. 4.64. Электрическое соединение питающей проводки и греющего кабеля должно выполняться во вводной коробке с помощью клемм и зажимов. Коробку рекомендуется располагать заподлицо с чистым полом (при укладке кабеля в построечных условиях) у внутренних стен помещений. В коробках должен предусматриваться запас питающего провода и греющего кабеля. Защиту коробки от повреждений и попадания влаги рекомендуется предусматривать в соответствии с п. 4.53, а греющего кабеля и питающего провода - с п. 4.55 настоящего Руководства. 4.65. Электропроводки групповой сети системы обогрева должны быть, как правило, скрытыми, несменяемыми. Сменяемость проводки допускается предусматривать только за счет устройства специальных каналов в строительных конструкциях. При необходимости допускается открытая прокладка групповых сетей, при этом питающая проводка от вводной коробки на высоту 1,5 м должна защищаться от механических повреждений. Прокладку питающих линий также следует предусматривать скрытой, но с обеспечением возможности их замены без нарушения строительных конструкций (применением неметаллических труб, специальных каналов в строительных конструкциях). 4.66. Щит управления рекомендуется располагать на внутренних стенах, по возможности ближе к центру помещения, в удобном для обслуживания месте на высоте 1,5 м от пола. Если нагревательное устройство обогревает полы в нескольких помещениях, щит управления устанавливается в наиболее удобном для обслуживания помещении. Расстояние от щита управления до заземленных или запуленных элементов (трубопроводов, электроплит, раковин и т.п.) не должно быть менее 1 м. Цокольные перекрытия4.67. Несущую конструкцию цокольных перекрытий рекомендуется проектировать из сборных железобетонных плит. Расчет железобетонных конструктивных элементов следует производить согласно указаниям главы СНиП по проектированию бетонных и железобетонных конструкций. При применении легких и ячеистых бетонов целесообразно совмещение несущих и теплоизоляционных функций перекрытия. Расчет несущих конструкций из легких бетонов производится в соответствии с «Рекомендациями по проектированию конструкции из легких бетонов» (НИИЖБ, М., Стройиздат, 1970). 4.68. В проектах следует предусматривать надежную герметизацию стыков между плитами и панелями согласно «Указаниям по герметизации стыков при монтаже строительных конструкций» (СН 420-71) и п. 3.16 настоящего Руководства. 4.69. При проектировании противоинфильтрационного слоя расчетные значения сопротивлений воздухопроницанию отдельных слоев следует принимать согласно прил. 9 главы СНиП по строительной теплотехнике. 4.70. Типы стяжек, гидроизоляционных слоев и покрытий полов следует принимать согласно главе СНиП по проектированию полов. Тепловая активность полов должна приниматься в соответствии с назначением помещений согласно указаниям главы СНиП по строительной теплотехнике. 4.71. Изоляционный материал рекомендуется выбирать согласно пп. 3.18 и 3.19 настоящего Руководства. Гибкие теплоизоляционные материалы, через которые необходимо передать нагрузку от полов на несущую плиту, следует защищать от обжатия путем: укладки лаг на столбики (деревянные или каменные), опирающиеся на несущую плиту перекрытия; устройства полов по деревянным балкам, опирающимся на поперечные или продольные стены; устройства дополнительной верхней несущей плиты раздельного пола, опирающейся на поперечные или продольные стены. 4.72. Расчетные величины теплотехнических характеристик теплоизоляционных и других строительных материалов и конструкций следует принимать согласно прил. 3 главы СНиП по строительной теплотехнике. 4.73. Выбор и применение трудносгораемых и сгораемых изоляционных материалов должны производиться согласно указаниям соответствующих нормативных документов. 4.74. Требуемая толщина утеплителя в цокольном перекрытии определяется расчетом, приведенным в настоящем Руководстве. Расчет
|
Для зоны t в угловых помещениях (рис. 19) |
Для остальных зон в угловых помещениях и на всей обогреваемой площади пола в средних помещениях |
||||||
τсрпл, °С |
qпл |
τсрпл, °С |
qпл, ккал/(м2 · ч), при Δtн, °С |
||||
-1 |
1 |
2 |
2,5 |
||||
Одноэтажные |
} tв + 1 |
37 |
} tв - Δtн |
22 |
11 |
4 |
3 |
Многоэтажные |
27 |
12 |
5 |
0 |
0 |
Примечания: 1. Значения Δtн = -1 °С и Δtн = 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 τсрпл 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 = αпл Δt, (1)
где αпл - средний коэффициент теплоотдачи поверхности пола, принимаемый в соответствии с п. 4.78 настоящего Руководства, ккал/(м2 · ч · °С); Δt - разность между расчетной средней температурой пола и воздуха, °С (Δt = τсрпл - tв).
4.78. Средний коэффициент теплоотдачи поверхности пола αпл рекомендуется вычислять из выражения
(2)
где τ0п - средняя температура облучаемых поверхностей, °С.
Среднюю температуру облучаемых поверхностей τ0п в общем случае рекомендуется определять по формуле
(3)
где Fi - площадь i-той облучаемой поверхности (стены, потолка, окна, нагревательного прибора и т.п.), м2; τi - температура i-той облучаемой поверхности, °С.
Температура облучаемых поверхностей внутренних ограждений принимается равной tв. Температура облучаемых внутренних поверхностей наружных ограждений определяется из выражения
τi = tв - (tв - tн) ni / (Roi αвi), (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; αвi - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности i-той ограждающей конструкции, принимаемый по табл. 4 главы СНиП по строительной теплотехнике, ккал/(м2 · ч · °С), для окон αвi = 9,1 ккал/(м2 · ч · °С).
Для средних помещений в многоэтажных зданиях τоп допускается принимать равной tв. В данном случае для упрощения ручного счета по определению αпл или qпл рекомендуется пользоваться номограммой рис. 20, принимая в качестве исходных величин tв и Δt.
Рис. 20. Номограмма для определения αпл и qпл или Δt′ и α′в при τ0п ≈ 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 τтр, принимаемой равной средней температуре теплоносителя (τтр = 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
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 = τсрпл. (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
где α′в - коэффициент теплоотдачи верхней грани воздушной прослойки, ккал/(м2 · ч · °С).
Коэффициент теплоотдачи верхней грани воздушной прослойки α′в при машинном счете (на ЭВМ) определяется методом итераций из системы уравнений:
где Δt′ - перепад между средней температурой воздуха в прослойке и температурой верхней ее грани, °С.
При ручном счете α′в и Δt′ определяют по номограмме рис. 20, заменяя в ней αпл на α′в и Δt на Δt′ 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 = τсрпл + Rв.т qпл + Δt′. (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
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 / [αlтр (τтр - tcp)] (14)
(для металлических труб);
M = (Eн + Hтр) Cтр k (tcp - tн) n [1 / αlтр + ln(Dтр / Dвн) / (2 π λп)] / (τтр - tср) (15)
(для полиэтиленовых труб);
(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).
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; αlтр - 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; λп, λиз - 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 αlтр вычисляется по формуле
Для водогазопроводных труб по ГОСТ 3262-75 с условным диаметром 15, 20 и 25 мм αlтр 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:
где - относительная площадь (в сечении, перпендикулярном тепловому потоку), занимаемая материалом изоляции; Fиз, Fк - площади, занимаемые материалами изоляции и каркаса, м2; λк - 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:
h = αlтр (τтр - tср) / qтр; (24)
е) определяются минимальные удельные приведенные затраты по системе обогрева и изоляционному слою цокольного перекрытия Пmin по формуле
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)
здесь R - постоянная составляющая сопротивления теплопередаче от уровня заложения нагревательных элементов к воздуху подполья, м2 · ч · °С/ккал, определяемая по формуле
R = 1 / α″н + Rк.с + 1 / αн, (29)
где α″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; αн - 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 α′н при машинном счете определяется методом итераций из системы уравнений:
где Δt″ - перепад между средней температурой tср и температурой нижней грани прослойки, °С.
При ручном счете α′н определяют по номограмме рис. 22, принимая в качестве исходных данных qн и tв;
Рис. 22. Номограмма для определения α′н
ж) определяется толщина слоя утеплителя δиз по формулам:
для однородного изоляционного слоя
для разнородного изоляционного слоя
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 π λт (τтр - tср) / {h ln[h / (π Dтр)]}; (34)
для полиэтиленовых труб
qтр = 2 π λт (τтр - tср) / [h {ln[h / (π Dтр)] + λт [ln(Dтр / Dвн)] / λп}], (35)
где λт - 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 π λт (τтр - 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 Δτпл по формуле
где
В формуле (38)
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 Δτпл не следует.
Если при R′н = 1 м2 · ч · °С/ккал Δτпл 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
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)
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 Δτпл. Если хотя бы для одного предварительно принятого значения R′н, большего R′экн, Δτпл ≤ 2 °С, его при R′экн не вычисляют;
у) по формуле (32) или (33) определяется толщина слоя утеплителя δиз;
ф) по аналогии с предыдущим производится теплотехнический расчет цокольного перекрытия и нагревательных элементов для помещений и зон, исходные данные для которых (τсрпл, 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 τсрпл и плотности тепловых потоков qпл у поверхности иола (см. табл. 2) одинаковы. Такими, как правило, являются средние помещения;
б) определяются минимальная τminпл, максимальная τmaxпл (по ходу движения воздуха) и средняя τсрпл температура поверхности пола по формулам:
τmaxпл = τminпл + Δτпл; (43)
τсрпл = τminпл + Δτпл / 2, (44)
где Δτпл - 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:
qсрпл = qminпл + Δqпл / 2, (46)
где Δqпл - разность между максимальной и минимальной плотностями тепловых потоков (Δqпл = 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 αк из выражений:
при vγ Dэк ≤ 0,038
αк = 0,724 (vγ)0,333 D-0,667эк; (47)
при vγ Dэк > 0,038
αк = 2,97 (vγ)0,8 D-0,2эк, (48)
где vγ - 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
Для пустотных плит эквивалентный диаметр равен геометрическому диаметру канала, т.е.
Для упрощения ручного счета αк рекомендуется определять по графикам рис. 26 и 27 в зависимости от величин vγ и Dэк, предварительно определяемых по формулам (51), (49) или (50).
Рис. 26. Графики для определения коэффициента конвективной теплоотдачи αк граней прослойки при vγ ≤ 0,5 кг/(м2 · с)
Рис. 27. Графики для определения коэффициента конвективной теплоотдачи αк граней прослойки при vγ ≤ 5,0 кг/(м2 · с)
Весовая скорость воздуха в прослойке или каналах плит vγ определяется по формуле
где l - длина пути, проходимого воздухом в прослойке, или длина канала, м; αл - 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 δв.п, т.е.
для всех включенных каналов плит или каналов, включенных через один, соответственно 0,0992 или 0,0496, т.е.
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 αк, 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 αк 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:
При qminпл = qпл = 0 (средние помещения в многоэтажных зданиях при Δtн ≥ 2 °С) формула (55) упрощается:
tо = αл (τminпл - tн) n / [R"н αк (n / R"н + αк + 2 αл)] + τminпл; (56)
е) определяется средняя температура воздуха в прослойке tср по формуле
ж) определяется общий коэффициент теплоотдачи нижней грани прослойки αн по формуле
з) вычисляется сопротивление теплопередаче от воздуха прослойки к воздуху подполья R′н по формуле
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
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:
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 α′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 αк 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 vγ по формуле
vγ = q l / [0,24 · 3600 Fв.п (tп - tо)]; (63)
п) по формуле (32) или (33) определяется необходимая толщина слоя изоляции δиз [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 αк определяется из выражения
где
a = tп - τсрпл - qсрпл R″в; (65)
b = а (n / R″экн + 2 αл) - qсрпл; (66)
c = -qсрпл (n / R″экн + αл) - αл (qсрпл R″в + τсрпл - tн) n / R″экн. (67)
В формулах (65) - (67) значение tп принимается из предыдущего расчета, а τсрпл и qсрпл вычисляются по формулам (42) - (46) в зависимости от новых значений τminпл и qminпл, принимаемых по табл. 2.
Используя вычисленное значение αк, из формулы (47) либо (48), либо по графикам рис. 26 и 27 определяют необходимую весовую скорость воздуха vγ и далее расход G. При движении воздуха по каналам пустотных плит значение αк 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 vγ ≤ 5 кГ/(м2 · с), определяют α′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 vγ). (68)
Если a < 0 либо vγ > 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 αк, 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, τmaxпл и qmaxпл соответственно на tср, τсрпл и qсрпл, определить α′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 vγ); (69)
to = tcp - q l / (2 · 0,24 · 3600 Fв.п vγ). (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
где τсрпл.п, qсрпл.п - соответственно средние значения температуры пола и плотности теплового потока из предыдущего расчета для характерных помещений; αпл - коэффициент теплоотдачи пола, принимаемый равным 7 ккал/(м2 · ч · °С).
В формуле (72) значение αк принимается также из предыдущего расчета характерных помещений (т.е. vγ не изменяется).
Вычисленное по формуле (72) значение qсрпл рекомендуется учитывать в тепловых балансах характерных помещений.
Определить измененную среднюю температуру пола τсрпл по формуле
τсрпл = τсрпл.п + (qсрпл - qсрпл.п) / αпл. (73)
По формулам (68), (69), (22) и (60), так же как и для нехарактерных помещений (при a < 0 или vγ > 5), последовательно определить измененные значения α′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 (τсрпл 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
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 δиз по формуле (32) или (33).
При заложении кабеля в воздушной прослойке постоянная составляющая сопротивления R определяется по формуле (29), а α′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
н) определяются необходимый шаг раскладки h и температура поверхности изоляции τк или токопроводящей жилы τпр кабеля:
при замоноличивании в теплопроводные слои - решением системы уравнений (методом итераций или графически):
при укладке кабеля в воздушной прослойке - по формулам:
h = Fк Qк αl (A tср + C) / (0,86 U2 αl - A Q2к - B αl Q2к); (79)
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; αl - коэффициент теплоотдачи поверхности изоляции кабеля, отнесенный к единице длины, ккал/(м · ч · °С), определяемый по формуле
αl = 0,2204 d0,375к + 0,196 dк, (81)
где dк - внешний диаметр изоляции кабеля, см.
Таблица 3
Dк, 103, м |
A · 103, Ом/(м · °С) |
В · 103, Ом · ч/ккал |
С, Ом/м |
|
F |
αl, ккал/(м · ч · °С) |
|
Специальные греющие провода и кабели |
|||||||
ПОСХП 1×1,1 |
2,3 |
0,6700 |
0,3020 |
0,1340 |
222,0 |
1,078 |
0,173 |
ПОСХВ 1×1,1 |
2,9 |
0,6700 |
0,7050 |
0,1340 |
250,0 |
1,205 |
0,195 |
ПОСХВТ 1×1,1 |
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 1×1,4 |
3,0 |
0,4140 |
0,3440 |
0,0827 |
416,0 |
1,166 |
0,200 |
ПВЖ 1×1,8 |
3,4 |
0,2510 |
0,1740 |
0,0503 |
726,0 |
1,147 |
0,212 |
ППЖ 1×1,4 |
3,0 |
0,4140 |
0,1950 |
0,0827 |
416,0 |
1,094 |
0,200 |
ППЖ 1×1,8 |
3,4 |
0,2510 |
0,0990 |
0,0503 |
726,0 |
1,083 |
0,212 |
ПТВЖ 2×0,6 |
2,0 |
2,2600 |
2,9600 |
0,4520 |
62,5 |
1,215 |
0,164 |
ПТВЖ 2×1,2 |
2,8 |
0,5650 |
0,5210 |
0,1130 |
292,0 |
1,177 |
0,192 |
ПТВЖ 2×1,8 |
3,6 |
0,2510 |
0,1900 |
0,0503 |
7550,0 |
1,167 |
0,220 |
ПТПЖ 2×0,6 |
2,0 |
2,2600 |
1,6800 |
0,4520 |
62,5 |
1,122 |
0,164 |
ПТПЖ 2×1,2 |
2,8 |
0,5650 |
0,2950 |
0,1130 |
2920,0 |
1,100 |
0,192 |
ПТПЖ 2×1,8 |
3,6 |
0,2510 |
0,1080 |
0,0503 |
7550,0 |
1,095 |
0,220 |
АППВ 2×2,5 |
3,4 |
0,0466 |
0,0324 |
0,0104 |
3910,0 |
1,147 |
0,212 |
ДПВ 1×2,5 |
3,4 |
0,0466 |
0,0324 |
0,0104 |
3910,0 |
1,147 |
0,212 |
АППП 2×2,5 |
3,4 |
0,0466 |
0,0184 |
0,0104 |
3910,0 |
1,083 |
0,212 |
АПП 1×2,5 |
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 αl рекомендуется определять по графику рис. 28. Для наиболее часто применяемых в системах обогрева кабелей значения αl приведены в табл. 3.
Рис. 28. График для определения коэффициента теплоотдачи αl поверхности изоляции кабеля
При ручном вычислении шага раскладки h и температуры токопроводящей жилы τпр замоноличенного кабеля допускается применение следующих упрощенных формул:
h = [2 π λт Fк Qк (A tср + C) + A Q2к b] / (1,72 π λт U2 - a A Q2к); (82)
τпр = qк (a h + b) / (2 π λт) + 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 π λт B / A; b = -0,086; (84)
при значении h от 0,15 до 0,25 м
a = -1,76 - lnDк + 2 π λг 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 αl / A; (86)
F = 1 + B αl A (87)
или по табл. 3.
Рис. 29. Номограмма для определения температуры поверхности изоляции кабеля τк при его заложении в воздушной прослойке
При определении τк по номограмме шаг раскладки кабеля h вычисляется по формуле
Если τк или τпр оказались ниже допустимых (60 или 70 °С), а h больше минимально допустимого значения, расчет продолжают. В противном случае делают перерасчет.
Снижения значений τк или τпр 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 (τсрпл 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 Δτпл (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
м) определяются расчетное электрическое сопротивление элемента или его частей rt и ток I по формулам:
rt = Lк (A τк + B Qк / Lк + C); (92)
или
н) вычисляется мощность, рассеиваемая элементом или его частями, по формуле
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.
5. УСТРОЙСТВО ЦОКОЛЬНЫХ ПЕРЕКРЫТИЙ И СИСТЕМ ОБОГРЕВА, ИСПЫТАНИЯ И ПРИЕМКА РАБОТ
5.1. При производстве работ по устройству цокольных перекрытий и систем обогрева полов должны выполняться требования глав СНиП по организации строительного производства и технике безопасности в строительстве и рекомендаций по обеспечению безопасности при производстве строительно-монтажных работ в условиях Северной строительно-климатической зоны страны (М., Стройиздат, 1976).
5.2. Производство и приемка работ по устройству элементов цокольных перекрытий (кроме систем обогрева) должны выполняться в соответствии с требованиями глав СНиП по производству и приемке работ по бетонным и железобетонным конструкциям, монолитным, бетонным и железобетонным конструкциям сборным, каменным конструкциям, деревянным конструкциям, кровлям, гидроизоляции, пароизоляции и теплоизоляции, полам.
5.3. При производстве и приемке работ по устройству элементов цокольных перекрытий следует иметь в виду, что наиболее важными из них, определяющими функциональные качества перекрытий (кроме несущих элементов), являются противоинфильтрационный слой, слой утеплителя, гидро- и пароизоляция и герметизация стыков между панелями. Поэтому соответствующие виды работ должны подвергаться входному, операционному и приемочному контролю и производиться, как правило, в присутствии производителя работ или мастера. Приемка этих работ должна оформляться актом их освидетельствования.
5.4. При производстве и приемке работ по устройству водяных систем обогрева следует руководствоваться главой СНиП по правилам производства и приемке работ по санитарно-техническому оборудованию зданий и сооружений.
5.5. При приемке строительной части здания под монтаж кроме соблюдения общих требований необходимо, чтобы поверхность стяжки, служащей основой для устройства водяной системы обогрева, была ровной, гладкой и свободной от строительного мусора. Неплоскостность поверхности свыше 5 мм не допускается.
5.6. Для индустриализации работ по монтажу змеевиков водяных систем обогрева на строительной площадке отдельные их транспортабельные заготовки рекомендуется изготовлять в центрально- заготовительных мастерских или на заводе. Рекомендуемые схемы заготовок для монтажа бифилярных змеевиков приведены на рис. 30. Смежные ряды заготовок соединяются на сварке отрезками уголков или труб, придающими заготовкам необходимую жесткость при перевозке и служащими впоследствии опорами змеевика. Допускается поставка на строительную площадку отдельных элементов заготовок (рис. 30), которые также предварительно должны быть связаны уголками или трубами. Количество сварных соединений при монтаже змеевика на строительной площадке при этом не увеличивается. Места крепления связывающих уголков и труб выбираются таким образом, чтобы обеспечивались требуемые расстояния между опорами змеевика. Отклонение между смежными рядами труб не должно превышать 2 мм.
Рис. 30. Схемы трубных заготовок и их элементов различной крупности для монтажа змеевиков
1 - расположение мест сварки на змеевике; 2 - трубные заготовки; 3 - элементы трубных заготовок
5.7. Соединение трубопроводов на сварке при заготовке и монтаже змеевиков следует производить в соответствии с требованиями государственных стандартов и главы СНиП по производству и приемке работ по санитарно-техническому оборудованию зданий и сооружений.
5.8. Элементы заготовок змеевиков на месте их изготовления должны подвергаться испытаниям гидравлическим или пневматическим давлением соответственно 10 или 1,5 кг/см2. Продолжительность испытания гидравлическим давлением принимается 2, а пневматическим - 0,5 мин. При этом падение давления по манометру не допускается. При пневматическом испытании элементов заготовок обнаружение дефектов должно производиться погружением их в ванну с водой.
5.9. После окончания испытания элементов гидравлическим давлением их следует освободить от воды продувкой воздухом.
5.10. Перед отправкой на стройплощадку концы элементов должны быть закрыты инвентарными заглушками, а заготовки промаркированы. Вместе с заготовками производителю работ должна быть передана монтажная схема системы обогрева.
5.11. Смонтированный нагревательный элемент, включая подающий и обратный трубопроводы (до закрытия каналов, в которых они расположены), следует подвергнуть гидравлическому испытанию давлением 10 кг/см2 в течение времени, достаточного для осмотра всего нагревательного элемента, но не менее 15 мин, при этом падение давления по манометру не допускается. Не подключенный к системе теплоснабжения по проектной схеме змеевик после гидравлических испытаний должен быть освобожден от воды продувкой воздухом. Воду следует удалить в канализацию. Выполненные работы оформляются актом освидетельствования нагревательного элемента, в котором указываются результаты гидравлического испытания и к которому прикладывается исполнительная документация на смонтированный элемент.
5.12. При укладке нагревательного элемента в воздушной прослойке после его испытания гидравлическим давлением змеевики и подающий и обратный трубопроводы должны быть окрашены масляной краской за два раза. Чистые полы следует устраивать с осторожностью, чтобы не повредить трубопроводы, исключить их смешение относительно проектного положения и не допустить замусоривания воздушной прослойки. Как правило, эта операция должна производиться в присутствии производителя работ. Разрыв между гидравлическим испытанием змеевика и устройством чистых полов не должен превышать 10 дней. В противном случае перед устройством чистых полов нагревательный элемент следует вновь осмотреть и подвергнуть гидравлическому испытанию.
После устройства чистых полов нагревательный элемент, подающий и обратный трубопроводы следует повторно испытать гидравлическим давлением 10 кг/см2 в течение 2 мин. Падение давления не допускается. Результаты испытания оформляются актом. После испытаний должны быть выполнены требования п. 5.11 настоящего Руководства.
5.13. При замоноличивании нагревательных элементов в построечных условиях непосредственно перед бетонированием их рекомендуется осмотреть и при необходимости очистить от ржавчины, окалины и жира. Протирка труб растворами кислот и щелочей во избежание коррозии категорически запрещается.
Допустимый разрыв между сроком гидравлических испытаний и бетонирования змеевика и мероприятия при его превышении следует принимать аналогично п. 5.12 настоящего Руководства.
При бетонировании нагревательный элемент должен находиться под пневматическим давлением не менее 2 кг/см2. Бетон рекомендуется укладывать в присутствии ответственного за монтаж с соблюдением соответствующих мер предосторожности против нарушения проектного положения трубопроводов.
После полного схватывания бетона (с устройством перекрытия пола или без него) нагревательный элемент следует испытать гидравлическим давлением 10 кг/см2 в течение 10 мин. Падение давления при этом не допускается. Испытания оформляются актом. Заполнение змеевика водой в холодный период года может быть допущено при температуре воздуха в помещении не ниже 15 °С, при этом температура воды должна составлять от 50 до 60 °С.
5.14. При замоноличивании участков нагревательных элементов в панели в заводских условиях гидравлические их испытания производятся до и после замоноличивания давлением 10 кг/см2 в течение 2 мин. Падение давления не допускается. После монтажа панелей, сборки нагревательного элемента из его участков, подающего и обратного трубопроводов, но до закрытия монтажных «окон» в панелях производится окончательное испытание элементов с выполнением рекомендаций п. 5.13 настоящего Руководства.
5.15. Тепловые испытания смонтированной водяной системы обогрева должны производиться не менее 7 ч только при подключении ее к действующей тепловой сети. В теплый период года температура пола на 2 - 3 °С должна быть выше температуры воздуха в помещениях (с учетом «срезки» графика регулирования отпуска тепла), а в холодный период - не более чем на Δtн ниже.
Правильность распределения теплоносителя по отдельным нагревательным элементам определяется по перепадам его температур.
Работоспособность автоматики защиты рекомендуется определять помещением датчика температуры в среду вначале с температурой 15, а затем 25 °С. При этом автоматика должна вначале включить, а затем отключить усиленную циркуляцию теплоносителя по змеевику.
5.16. Документация, предъявляемая при приемке водяных систем обогрева, должна содержать:
акты освидетельствования скрытых работ с приложенной к ним исполнительной документацией на устройство нагревательных элементов;
акты гидравлических испытаний;
акт теплового испытания системы обогрева.
5.17. При приемке водяной системы обогрева должны быть определены:
соответствие выполненных работ проекту и требованиям настоящего Руководства;
отсутствие течи в сварных стыках и резьбовых соединениях;
работоспособность автоматики зашиты;
равномерность обогрева полов;
относительная бесшумность работы насосов (если таковые в системе имеются).
5.18. В акте приемки водяной системы обогрева должны быть указаны:
результаты гидравлического испытания системы;
результаты теплового испытания системы;
результаты испытания автоматики защиты;
характеристики насосов, электродвигателей (если таковые имеются);
данные о качестве выполненных работ.
Приемка водяных систем обогрева в эксплуатацию без автоматики защиты змеевиков от замерзания не допускается.
5.19. Производство и приемка работ по устройству воздушных систем обогрева должны выполняться в соответствии с требованиями главы СНиП по производству и приемке работ по санитарно-техническому оборудованию зданий и сооружений.
5.20. Подающие и обратные, раздающие и сборные воздуховоды, располагаемые в пределах воздушной прослойки, должны монтироваться с особой тщательностью и быть герметичными.
5.21. Предпусковые испытания и регулировку систем с движением воздуха по раздающим и сборным воздуховодам и воздушной прослойке рекомендуется производить в два этапа: до и после устройства покрытия пола (закрытия воздушной прослойки). До устройства покрытия производится регулировка распределения потоков воздуха у выпускных и всасывающих отверстий раздающих и сборных воздуховодов и по отдельным ответвлениям воздуховодов, а также проверка степени их неплотности. Отклонения замеренных расходов не должны отличаться от проектных более чем на ±10 %. Подсосы и утечки воздуха не должны превышать 10 % производительности вентилятора. После выполнения этих работ производится тщательная очистка нижней грани воздушной прослойки (уборка мусора, обрезков металла, окалины и т.п.) и составляется акт освидетельствования скрытых работ.
Повторные испытания системы производятся после устройства покрытия пола. Они, как правило, совмещаются с тепловыми испытаниями. При тепловых испытаниях обращается особое внимание на равномерность температуры на поверхности пола. Критерием нормальной работы системы является достижение показателей, приведенных в п. 5.15 настоящего Руководства.
5.22. При использовании в качестве раздающих и сборных воздуховодов подпольных каналов с магистралями систем отопления, холодного и горячего водоснабжения предпусковые испытания и регулировка систем производятся в один прием после укладки пустотных плит и перекрытий каналов (см. рис. 11). Эти работы оформляются соответствующим актом.
5.23. После предпусковых испытаний и регулировки систем должен быть составлен приемочный акт с приложением к нему следующих документов:
комплекта рабочих чертежей с надписями, сделанными ответственными за проведение монтажных работ, о соответствии выполненных в натуре работ этим чертежам или внесенным в них изменениям;
актов освидетельствования скрытых работ и акта о результатах предпусковых испытаний н регулировки системы;
паспортов на вентиляторы и калориферы.
5.24. При приемке воздушных систем обогрева полов определяются:
соответствие выполненных работ проекту и настоящему Руководству (правильность изготовления и монтажа воздуховодов, установки вентиляторов и калориферов, выполнение работ по звукоизоляции вентиляционных агрегатов);
исправность воздуховодов, вентиляторов и калориферов.
5.25. Производство и приемка работ по устройству электрических систем обогрева должны выполняться в соответствии с требованиями глав СНиП по производству и приемке работ по электротехническим устройствам и системам автоматизации, «Инструкции по устройству сетей заземления и зануления в электроустановках» (СН 102-76) и рекомендациями настоящего Руководства.
5.26. Перед укладкой кабеля следует убедиться в соответствии марки кабеля и его длины в бухте (по бирке) проектным марке и длине, а также в отсутствии обрыва токопроводящих жил.
Если кабель из бухты уже расходовался и величина остатка его Lк неизвестна, ее рекомендуется определять замером сопротивления токопроводящей жилы мостом постоянного тока и последующим вычислением по формуле
Lк = rt / (A tв + C), (96)
где rt - сопротивление жилы в остатке бухты, Ом; tв - температура воздуха, при которой производился замер, °С.
Вычисленное значение Lк должно быть больше указанной в проекте длины кабеля в нагревательном элементе не менее чем на 5 %.
5.27. В построечных условиях кабель рекомендуется укладывать с помощью деревянных реек, располагаемых у противоположных сторон обогреваемой площади поперек рядов кабеля. На рейках должны быть вырезаны пазы или вбиты гвозди с шагом, равным шагу раскладки кабеля. Во избежание перекручивания и запутывания кабеля перед его укладкой бухту следует надеть на свободно вращающийся барабан.
5.28. Кабель укладывается змеевиком с пропуском петель в прорези реек или надеванием их на гвозди. При этом следует учитывать рекомендации п. 4.48 настоящего Руководства. Отклонение шага раскладки кабеля от расчетного не должно быть более 3 мм. После окончания укладки замеряется электрическое сопротивление токопроводящей жилы мостом постоянного тока. Отклонение замеренной величины сопротивления от величины, определяемой по формуле
rt = Lк (A tв + C), (97)
где Lк - расчетная длина кабеля в элементе, не должна превышать ±5 %.
В противном случае производится переукладка кабеля с изменением в ту или иную сторону шага его раскладки.
5.29. Кабель заливается раствором по секциям, образуемым укладкой дополнительных деревянных брусков поперек рядов кабеля, отстоящих один от другого на 1 - 1,5 м. После заливки одной секции эти бруски перекладываются на новое место и заливаются последующие секции.
После заливки всех секций крайние фиксирующие рейки снимаются и заливаются петли кабеля.
Чтобы не повредить изоляцию кабеля, эти операции выполняются осторожно и, как правило, в присутствии производителя работ.
После заливки кабеля раствором необходимо повторно замерить сопротивление его токопроводящих жил либо осуществить их «прозвонку», а затем замерить сопротивление изоляции кабеля мегометром при напряжении 1000 В (между токопроводящими жилами и между каждой жилой и землей). Сопротивление не должно быть менее 0,5 МОм.
После затвердевания раствора устанавливается клеммная коробка, концы кабеля выводятся на клеммы и крепятся «под винт».
5.30. При укладке кабеля в воздушной прослойке его фиксация (после размотки и проверки сопротивления жилы) производится деревянными рейками сечением 30×20 мм, подкладываемыми под кабель поперек его рядов. Кабель крепится в соответствии с рекомендациями п. 4.39 настоящего Руководства. Гвозди вбиваются либо в основу для крепления (если таковая имеется), либо с обеих сторон каждого ряда на расстоянии 5 мм от поверхности кабеля. После крепления рядов кабеля удаляются гвозди из крайних реек и хомутиками из паронита фиксируются его петли.
При укладке кабеля в воздушной прослойке на деревянную основу (см. рис. 13, г, е) рейки использовать не рекомендуется. После укладки слоя асбеста у противоположных сторон обогреваемой площади в деревянную основу вбивается ряд гвоздей с соответствующим шагом, раскладывается кабель, фиксируются его ряды полосками из паронита, крепящимися также непосредственно к деревянной основе, демонтируются гвозди и крепятся петли кабеля. Допуск на отклонение шага раскладки 3 мм.
5.31. В целях уменьшения трудоемкости работ по укладке греющего кабеля рекомендуется внепостроечное изготовление непрерывных лент или полос с уложенным кабелем (рис. 31). Для поворота ленты на 180° основа ленты перерезается в соответствующем месте (линия 5 на рис. 31, а, б) и петля кабеля разгибается в прямую линию. Если расстояние между смежными лентами должно быть увеличено (например, при укладке лент между лагами), основу следует разрезать по линиям 4 - 6 (рис. 31, а) и поворот ленты осуществлять с некоторым смещением основы по линиям 4 и 6 (рис. 31, в).
Рис. 31. Схемы непрерывных обогревательных лент и полос из греющего кабеля
а - непрерывная лента; б, в - варианты укладки ленты; г - обогревательная полоса; 1 - кабель; 2 - основа из диэлектрического эластичного материала; 3 - лага; 4 - 6 - линии разреза основы; 7 - пластины из пластмассы; 8 - канавка
При изготовлении лент длину прямых участков кабеля (до поворота), выступающих за основу, Δ рекомендуется принимать от 20 до 30 мм.
Укладка и поворот полос (рис. 31, г) осуществляются таким же образом.
В качестве основы лент могут быть использованы стеклохолст и другие электроизоляционные эластичные материалы. Кабель к основе рекомендуется крепить приклеиванием (например, клеем БМК-5К) или другим способом. Пластины для полос могут изготовляться из поливинилхлорида.
Диэлектрические пластины рекомендуется также использовать для фиксации геометрии раскладки кабеля (вместо деревянных реек) при его укладке обычным способом.
5.32. Замоноличивание кабеля в заводских условиях следует производить в соответствии с «Указаниями по выполнению электропроводок, замоноличиваемых в строительные конструкции при их изготовлении на заводах домостроительных комбинатов и стройиндустрии» (СН 333-65). Перед заливкой кабеля раствором особое внимание следует обращать на правильность фиксации и надежность крепления кабеля. Здесь также рационально использовать ленты и полосы с закрепленным кабелем. После укладки кабеля и после заливки его раствором производится замер электрического сопротивления жил в соответствии с пп. 5.28 и 5.29 настоящего Руководства.
5.33. Укладку кабеля в воздушной прослойке или в теплопроводные слои, в том числе в заводских условиях, следует оформлять актом освидетельствования скрытых работ, в котором указываются номер нагревательного элемента, длина кабеля, шаг его раскладки, сопротивление токопроводящих жил и температура, при: которой производился замер, отклонение сопротивления от предусмотренного проектом, сопротивление изоляции элемента, исполнительная документация на элемент.
5.34. Монтаж экранирующих сеток должен выполняться с учетом рекомендаций пп. 4.41 - 4.45 настоящего Руководства. После монтажа сеток мостом постоянного тока замеряется их сопротивление между точкой подключения к контуру заземления либо к зануляющему проводнику и наиболее удаленной от этого места точкой. Сопротивление не должно превышать 2 % сопротивления соответствующего нагревательного элемента. Замер сопротивления должен оформляться актом освидетельствования скрытых работ.
5.35. Тепловые испытания полностью смонтированных нагревательных устройств рекомендуется производить не менее 7 ч при расчетной температуре воздуха в помещениях. Температура поверхности пола должна быть равномерной (на ощупь). В теплый период года температура пола должна быть на 2 - 3 °С выше температуры воздуха в помещениях, а в холодный - не более чем на Δtн ниже.
5.36. Настройку автоматики регулирования и защиты следует производить таким образом, чтобы нагревательный элемент отключался при достижении им расчетной температуры (по жиле) и снижения температуры воздуха на 10 °С ниже расчетной. Расчетное сопротивление (при расчетной температуре) элемента rtp определяется по формуле
rtp = rt (A τпр + C) / (A tв + C), (98)
где rt - замеренное сопротивление элемента после его укладки (п. 5.28 настоящего Руководства), Ом; τпр - расчетная температура жилы (по данным проекта), °С.
Настройку на отключение нагревательного элемента при достижении температуры его жилы предельной величины надлежит выполнять в такой последовательности.
Включают нагревательное устройство на автоматический режим управления и по показаниям амперметра и вольтметра периодически определяют сопротивление жилы. При достижении сопротивления расчетной величины настроечным винтом изменяют величину регулировочного сопротивления измерительной схемы до момента отключения нагревательного элемента. Данное положение регулировочного винта должно быть зафиксировано.
Настройка автоматики на отключение при снижении температуры воздуха в помещении производится в заводских условиях (на 10 °С).
5.37. Документация, предъявляемая при приемке электрических систем обогрева, должна включать:
комплект рабочих чертежей с надписями, сделанными ответственными за производство монтажных работ, о соответствии выполненных в натуре работ этим чертежам или внесенным в них изменениям;
акты освидетельствования скрытых работ;
акты теплового испытания нагревательных устройств системы обогрева;
акты индивидуального опробования автоматики регулирования и защиты.
5.38. В акте приемки электрической системы обогрева должны быть указаны: результаты испытаний нагревательных устройств, включая тепловые; данные о качестве выполненных работ.
Приемка электрических систем обогрева в эксплуатацию без автоматики регулирования и защиты нагревательного элемента от перегрева не допускается.
6. ПРИМЕРЫ ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКОГО РАСЧЕТА СИСТЕМ
ОБОГРЕВА ПОЛОВ
Пример 1. Водяная
система с нагревательными элементами, уложенными в воздушной прослойке
Исходные данные: здание - жилое, многоэтажное с холодным подпольем, огражденным стенками (n = 0,9; αн = 15 ккал/(м2 · ч · °С); для характерных помещений tв = 20, Δtн = 2 °С);
влажностный режим в помещениях - нормальный, зона влажности района строительства - сухая (условия эксплуатации А);
климатологические данные района строительства: tн = -55; tср.о = -19,5 °С; nо = 254 сут;
стоимостные показатели элементов системы и цокольного перекрытия: Cиз = 60; Cк = 77 руб/м3; Cтр = 1,77 руб/м;
общие нормы амортизационных отчислений: Hтр = 0,048; Hиз = 0,03; Hи = 0,03;
стоимость тепловой энергии Cт = 15 руб/Гкал;
коэффициент, учитывающий изменение стоимости тепловой энергии на перспективу, lт = 1,3;
нагревательные элементы выполнены из обыкновенных водогазопроводных труб по ГОСТ 3262-75 с Dтр = 0,0268 м и уложены в воздушной прослойке;
средняя температура теплоносителя в трубах (поверхности труб) τтр = 60 °С;
продолжительность эксплуатации системы обогрева в течение суток Z = 24 ч;
коэффициент запаса по мощности k = 1,15;
конструкция цокольного перекрытия и теплофизические характеристики материалов отдельных конструктивных слоев приведены на рис. 32.
Рис. 32. Расчетная схема цокольного перекрытия, оснащенного водяной или электрической системой обогрева с нагревательными элементами, уложенными в воздушной прослойке
1 - дощатый настил [δ = 29 мм, λ = 0,12 ккал/(м · ч · °С)]; 2 - нагревательный элемент; 3 - стяжка из цементно-песчаного раствора [δ = 30 мм, λ = 0,65 ккал/(м · ч · °С)]; 4 - лага; 5 - кирпичные столбики 250×250 мм, устраиваемые по сетке с ячейкой 500×500 мм [δ - по расчету, λ = 0,6 ккал/(м · ч · °С)]; 6 - плиты жесткие минераловатные на синтетическом связующем [γ×200 кг/м3, δ - по расчету, λ = 0,065 ккал/(м · ч · °С)]; 7 - несущая железобетонная плита цокольного перекрытия [δ = 120 мм, λ = 1,65 ккал/(м · ч · °С)]
Расчет
1. В соответствии с п. 4.76 и данными табл. 2 настоящего Руководства для характерных помещений жилых зданий определяются расчетные средние температура τсрпл и плотность теплового потока qпл у поверхности пола:
tсрпл = tв - Δtн = 20 - 2 = 18 °C; qпл = 0; tср = tсрпл = 18 °С.
2. Вычисляется относительная площадь, занимаемая изоляцией, исходя из следующих соображений:
площадь ячейки сетки, по которой устроены кирпичные столбики, 0,5 × 0,5 = 0,25 м2;
в эту площадь входят четыре четверти площади кирпичного столбика, т.е. Fк = 0,25 × 0,25 = 0,0625 м2;
площадь ячейки, занимаемая изоляцией, Fи3 = 0,25 - 0,0625 = 0,1875 м2;
относительная площадь, занимаемая изоляцией, = Fиз / Fк = 0,1875 / 0,0625 = 3.
3. По формулам (20) и (21) определяются объемы каркаса (кирпичных столбиков) и изоляционного материала, необходимые для устройства разнородного изоляционного слоя с термическим сопротивлением, равным единице, Vк и Vиз:
4. Вычисляется коэффициент теплоотдачи поверхности труб αlтр по формуле (19):
αlтр = 29,2 Dтр = 29,2 · 0,0269 = 0,782 ккал/(м · ч · °С).
5. По формуле (18) определяется средняя за отопительный период температура на уровне заложения нагревательного элемента t″ср:
t′ср = tв + (tср - tв) (tв - tср.о) / (tв - tн) = 20 + (18 - 20) [20 (-19,5)] / [20 - (-55)] = 18,95 °С.
6. Вычисляются комплексы L, М, N по формулам соответственно (13), (14) и (17):
L = 1,05 (t′cp - tcp.o) n nо Z Cт lт 10-6 = 1,05 [18,95 - (-19,5)] 0,9 · 254 · 24 · 15 · 1,3 · 10-6 = 4,32 руб · ч · °С/(ккал · год);
М = (Eн + Hтр) Cтр k (tср - tн) n / [αlтр (τтр - tcp)] = (0,08 + 0,048) 1,77 · 1,15 [18 - (-55)] 0,9 / [0,782 (60 - 18)] = 0,521 руб · ч · °С/(ккал · год);
N = (Eн + Hт) Cиз Vиз + (Eн + Hк) Cк Vк = (0,08 + 0,03) · 60 · 0,149 + (0,08 + 0,03) 77 · 0,0497 = 1,407 руб. · ккал/(м4 · ч · °С · год).
7. Определяется оптимальное сопротивление теплопередаче от уровня заложения нагревательных элементов к воздуху подполья R′экн по формуле (12):
8. По формуле (22) определяется плотность теплового потока в подполье qн:
qн = (tср - tн) n / R′экн = [18 - (-55)] 0,9 / 1,86 = 35,4 ккал/(м2 · ч).
9. По формулам (23) и (24) вычисляются удельная тепловая мощность системы обогрева qтр и шаг раскладки труб h:
qтр = k (qпл + qн) = 1,15 (0 + 35,4) = 40,7 ккал/(м2 · ч);
h = αlтр (τтр - tср) / qтр = 0,782 (60 - 18) / 40,7 = 0,807 м.
10. Определяются удельные приведенные затраты по трубопроводам Птр и расходу тепла Пт соответственно по формулам (26) и (27):
Птр = M qтр / [k n (tср - tн)] = 0,521 · 40,7 / {1,15 · 0,9 [18 - (-55)]} = 0,281 руб/(м2 · год);
Пт = L / R′экн = 4,32 / 1,86 = 2,32 руб./(м2 · год).
11. По номограмме рис. 22 определяется коэффициент теплоотдачи нижней грани воздушной прослойки α′н по qн = 35,4 ккал/(м2 · ч) и tв = 20 °С. Находим α′н = 5,0 ккал/(м2 · ч · °С).
При машинном счете α′н определяется из системы уравнений (30) и (31).
12. Вычисляется термическое сопротивление конструктивных слоев Rк.с. Из рис. 32 следует, что конструктивными слоями в нашем примере являются разнородный слой стяжки из цементно-песчаного раствора и кирпичных столбиков и несущая железобетонная плита. Термическое сопротивление разнородного слоя стяжки может быть определено по расчетной схеме с разрезанием слоя плоскостями, параллельными тепловому потоку, на участки, занимаемые столбиками и стяжкой. Тогда на основании формулы (6) главы СНиП по строительной теплотехнике сопротивление этого слоя будет равно:
Rст = (Fк + Fст) δст / (Fк λк + Fст λст) = (0,0625 + 0,1875) 0,03 / (0,0625 · 0,6 + 0,1875 · 0,65) = 0,0471 м2 · ч · °С/ккал.
Термическое сопротивление железобетонной плиты и конструктивных слоев:
Rп = δп / λп = 0,12 / 1,65 = 0,0727 м2 · ч · °С/ккал;
Rк.с = Rст + Rп = 0,0471 + 0,0727 = 0,1198 м2 · ч · °С/ккал.
13. Определяется постоянная составляющая сопротивления теплопередаче от уровня заложения нагревательных элементов к воздуху подполья R по формуле (29):
R = 1 / α″н + Rк.с + 1 / αн = 1 / 5 + 0,1198 + 1 / 15 = 0,386 м2 · ч · °С/ккал.
14. Вычисляются удельные приведенные затраты по слою изоляции Пиз по формуле (28):
Пиз = N (R′экн - R) = 1,407 (1,86 - 0,386) = 2,07 руб/(м2 · год).
15. Определяются суммарные приведенные затраты Пmin по формуле (25):
Пmin = Птр + Пт + Пиз = 0,281 + 2,32 + 2,07 = 4,671 руб/(м2 · год).
16. Вычисляется необходимая толщина разнородного изоляционного слоя δиз по формуле (33):
17. Производится теплотехнический расчет для нехарактерных помещений и зон. В качестве такой зоны примем площадь пола, примыкающую к торцовой наружной стене, на которой не установлены нагревательные приборы (для примера). Согласно данным табл. 2, для таких зон расчетные средние температура τсрпл и плотность теплового потока qпл составляют:
τсрпл = tв + 1 = 20 + 1 = 21 °С; qпл = 27 ккал/(м2 · ч).
18. Определяется термическое сопротивление покрытия пола (дощатого настила) Rвт:
Rвт = δд.н / λд.н = 0,029 / 0,12 = 0,242 м2 · ч · °С/ккал.
19. Используя значения tв = 20 °С и qпл = 27 ккал/(м2 · ч), по номограмме рис. 20 определяется α′в. Находим α′в = 8,42 ккал/(м2 · ч · °С).
При машинном счете α′в определяется из системы уравнений (9) и (10).
20. По формуле (8) вычисляется сопротивление теплопередаче от уровня заложения нагревательных элементов к поверхности пола Rв:
Rв = Rвт + 1 / α′в = 0,242 + 1 / 8,42 = 0,361 м2 · ч · °С/ккал.
21. Определяется средняя температура на уровне заложения нагревательного элемента tcp по формуле (5):
tср = τсрпл + Rв qпл = 21 + 0,361 · 27 = 30,74 °С.
22. Вычисляется плотность теплового потока в подполье qн по формуле (22). Для этого вначале корректируется значение R′экн. Необходимость корректировки вызвана изменением значения α′н. Корректировка выполняется методом итераций.
Определяется сопротивление теплопередаче от нижней грани воздушной прослойки к воздуху подполья R″экн по формуле
R″экн = R′экн - 1 / α′н = 1,86 - 1 / 5 = 1,66 м2 · ч · °С/ккал.
Ориентировочно принимается α′н в размере 5,1 ккал(м2 · ч · °С), тогда исправленное значение R′экн составит:
R′экн = R″экн + 1 / α′н = 1,66 + 1 / 5,1 = 1,856 м2 · ч · °С/ккал.
Определяется приближенное значение плотности теплового потока в подполье qн по формуле (22):
qн = (tср - tн) n / R′экн = [30,74 - (-55)] 0,9 / 1,856 = 41,6 ккал/(м2 · ч).
Используя вычисленное значение qн и tв = 20 °С, по номограмме рис. 22 определяется α′н. Находим α′н = 5,07 ккал/(м2 · ч · °С).
Ввиду малого отличия полученного значения α′н от предварительного принятого (отличие меньше 5 %) пересчет не производится. Как видно из приведенного расчета, скорректированные значения α′н, R′экн, qн отличаются от уже определенных незначительно поэтому при ручном счете корректировку допускается не производить.
При машинном счете вначале задаются значением α′н, равным 5 ккал/(м2 · ч · °С), затем корректируются R′экн и qн, из системы уравнений (30) и (31) определяется α′н и вновь вычисляются R′экн и qн. Итерации прекращаются, если отклонение вычисленной qн от предыдущего ее значения не превышает 1 %.
23. Вычисляются удельная мощность системы qтр и шаг раскладки труб h по формулам (23) и (24):
qтр = k (qпл + qн) = 1,15 (27 + 41,6) = 78,9 ккал/(м2 · ч);
h = αlтр (τтр - tср) / qтр = 0,782 (60 - 30,74) / 78,9 = 0,292 м.
24. Назначаются площади, обогреваемые одним нагревательным элементов, и по вычисленному шагу раскладки труб с учетом рекомендаций, приведенных в разделах 1 - 4 настоящего Руководства, конструируются нагревательные устройства.
25. После разработки проекта в соответствии с п. 4.87 настоящего Руководства определяются приведенные затраты на систему в целом.
Пример 2. Водяная система с замоноличенными нагревательными элементами
Исходные данные принимаются такими же, как и в предыдущем примере, за исключением диаметра труб змеевиков Dтр, который равен 0,0213 м, способа заложения трубопроводов (замоноличивание) и конструкции цокольного перекрытия (рис. 33).
Рис. 33. Расчетная схема цокольного перекрытия, оснащенного водяной или электрической системой обогрева с замоноличенными нагревательными элементами
1 - покрытие пола и штучного паркета [δ = 19 мм, λ = 0,12 ккал/(м · ч · °С)]; 2 - стяжка из цементно-песчаного раствора [δ = 40 мм, λ = 0,65 ккал/(м · ч · °С)]; 3 - нагревательный элемент; 4 - слой бетона [δ = 60 мм, λ = 1 ккал/(м · ч · °С)]; 5 - гидроизоляционный слой; 6 - теплоизоляционный слой [δ - по расчету, λ = 0,1 ккал/(м · ч · °С)]; 7 - противоинфильтрационный слой; 8 - несущая железобетонная плита [δ = 120 мм, λ = 1,65 ккал/(м · ч · °С)]
Система обогрева рассчитывается на подачу максимально возможного количества тепла в помещение (пп. 4.4 и 4.77 настоящего Руководства) при допустимой средней температуре поверхности полах τсрпл, равной 26 °С.
Расчет
1. Определяется разность между температурами пола и воздуха в помещении Δt по формуле
Δt = τсрпл - tв = 26 - 20 = 6 °С.
2. По номограмме рис. 20, используя значения Δt = 6 и tв = 20 °С, находим:
αпл = 9,33 ккал/(м2 · ч · °С); qпл = 56 ккал/(м2 · ч).
3. Определяется термическое сопротивление слоев, расположенных выше нагревательных элементов, Rв:
сопротивление слоя штучного паркета
Rп = δп / λп = 0,019 / 0,12 = 0,158 м2 · ч · °С/ккал;
сопротивление слоя цементно-песчаного раствора
Rст = δст / λст = 0,04 / 0,65 = 0,062 м2 · ч · °С/ккал;
сопротивление половины замоноличивающего слоя бетона
Rб = δб / λб = 0,03 / 1,0 = 0,03 м2 · ч · °С/ккал;
общее сопротивление слоев Rв:
Rb = Rп + Rст + Rб = 0,158 + 0,062 + 0,03 = 0,25 м2 · ч · °С/ккал.
4. По формуле (5) определяется необходимая средняя температура на уровне заложения нагревательных элементов tср:
tср = τсрпл + Rв qпл = 26 + 0,25 · 56 = 40 °С.
5. Принимается ряд значений сопротивлений теплопередаче от уровня заложения нагревательных элементов к воздуху подполья R′н, а именно 1, 2, 3, 4 м2 · ч · °С/ккал.
6. Для каждого принятого значения сопротивления определяют плотности тепловых потоков в подполье qн по формуле (22), заменяя в ней R′экн на R′н, и удельные мощности системы обогрева qтр по формуле (23):
при R′н = 1 qн = (tср - tн) n / R′н = [40 - (-55)] 0,9 / 1 = 85,5 ккал/(м2 · ч);
qтр = k (qпл + qн) = 1,15 (56 + 85,5) = 162,8 ккал/(м2 · ч);
при R′н = 2 qн = 42,75, qтр = 113,56;
при R′н = 3 qн = 28,5, qтр = 97,2;
при R′н = 4 qн = 21,37, qтр = 89,0.
7. По формуле (36) определяются величины комплекса 2 π λт (τтр - tср) / qтр и по графикам рис. 23 находятся необходимые шаги раскладки труб h. Получим:
при R′н = 1 2 π λт (τтр - tср) / qтр = 2 · 3,14 · 1 (60 - 40) / 162,8 = 0,772 м, h = 0,42 м;
при R′н = 2 2 π λт (τтр - tср) / qтр = 1,106, h = 0,53;
при R′н = 3 2 π λт (τтр - tср) / qтр = 1,29, h = 0,59;
при R′н = 4 2 π λт (τтр - tср) / qтр = 1,41, h = 0,63.
8. Проверяются разности температур поверхности пола по шагу раскладки труб Δτпл по формуле (38а), графику рис. 24 и формуле (37):
при R′н = 1 x = 2 π λт Rв / h = 2 · 3,14 · 1 · 0,25 / 0,42 = 3,74 > 3;
в соответствии с п. 4.82л настоящего Руководства Δτпл не проверяется;
при R′н = 2 x = 2,96 < 3, y = 0,0372, Δτпл = qтр Rв y = 113,6 · 0,25 · 0,0372 = 1,054 °С;
при R′н = 3 x = 2,66 < 3, y = 0,0526, Δτпл = 1,28;
при R′н = 4 x = 2,59 < 3, y = 0,0618, Δτпл = 1,43.
9. Определяются необходимые длины трубопроводов, укладываемых на 1 м2, lтр по формуле (39):
при R′н = 1 lтр = 1 / h = 1 / 0,42 = 2,38 м;
при R′н = 2 lтр = 1,89;
при R′н = 3 lтр = 1,60;
при R′н = 4 lтр = 1,59.
10. Определяются приведенные затраты по устройству и эксплуатации трубопроводов нагревательных элементов Птр по формуле (40):
при R′н = 1 Птр = (Eн + Hтр) Cтр lтр = (0,08 + 0,048) 1,77 · 2,38 = 0,538 руб/(м2 · год);
при R′н = 2 Птр = 0,428;
при R′н = 3 Птр = 0,382;
при R′н = 4 Птр = 0,36.
11. Вычисляется термическое сопротивление конструктивных слоев Rк.с: несущей железобетонной плиты и половины замоноличивающего слоя бетона (рис. 33). Находим:
сопротивление железобетонной плиты
Rп = δп / λп = 0,12 / 1,65 = 0,0727 м2 · ч · °С/ккал;
сопротивление половины замоноличивающего слоя бетона
Rб = δб / λб = 0,03 / 1,0 = 0,03 м2 · ч · °С/ккал;
сопротивление конструктивных слоев
Rк.с = Rп + Rб = 0,0727 + 0,03 = 0,103 м2 · ч · °С/ккал.
12. Определяется постоянная составляющая сопротивления R по формуле (41):
R = Rк.с + 1 / αн = 0,103 + 1 / 15 = 0,169 м2 · ч · °С/ккал.
13. Определяется комплекс N по формуле (16):
N = (Eн + Hиз) Cиз λиз = (0,08 + 0,03) 60 · 0,1 = 0,66 руб · ккал/(м4 · ч · °С · год).
14. Определяют приведенные затраты по слою изоляции цокольного перекрытия Пиз по формуле (28), заменяя в ней R″экн на R′н:
при R′н = 1 Пиз = N (R′н - R) = 0,66 (1 - 0,169) = 0,548 руб/(м2 · год);
при R′н = 2 Пиз = 1,208;
при R′н = 3 Пиз = 1,868;
при R′н = 4 Пиз = 2,528.
15. Определяется средняя температура на уровне заложения нагревательных элементов за отопительный период t″cp по формуле (18):
t″ср = tв + (tср - tв) (tв - tср.о) / (tв - tн) = 20 + (40 - 20) [20 - (-19,5)] / [20 - (-55)] = 30,52 °С.
16. Определяется комплекс L по формуле (13):
L = 1,05 (t′сp - tср.о) n no Z Cт lт 10-6 = 1,05 [30,52 -(-19,5)] 0,9 · 254 · 24 · 15 · 1,3 · 10-6 = 5,62 руб · ч · °С/(ккал · год).
17. Определяют удельные приведенные затраты по расходу тепла Пт по формуле (27), заменяя в ней R′экн на R′н:
при R′н = 1 Пт = L / R″н = 5,62 / 1 = 5,62 руб/(м2 · год);
при R′н = 2 Пт = 2,81;
при R′н = 3 Пт = 1,87;
при R′н = 4 Пт = 1,405.
18. Определяются суммарные приведенные затраты П по формуле (25):
при R′н =1 П = Птр + Пт + Пиз = 0,538 + 5,62 + 0,548 = 6,706 руб/(м2 · год);
при R′н = 2 П = 4,446;
при R′н = 3 П = 4,12;
при R′н = 4 П =4,293.
19. По полученным значениям приведенных затрат строится график (рис. 34), по которому определяются минимальные затраты Пmin и экономически целесообразное сопротивление теплопередаче R′экн, при котором они достигаются. Находим: Пmin ≈ 4,1 руб/(м2 · год), R′экн = 2,7 м2 · ч · °С/ккал.
Рис. 34. График зависимости П = f(R′н) для водяной системы с замоноличенными змеевиками
20. По формуле (22) определяется плотность теплового потока в подполье qн
qн = (tср - tн) n / R′экн = [40 - (-55)] 0,9 / 2,7 = 31,7 ккал/(м2 · ч).
21. По формуле (23) определяется удельная тепловая мощность системы обогрева qтр:
qтр = k (qпл + qн) = 1,15 (56 + 31,7) = 101 ккал/(м2 · ч).
22. По формуле (36) определяется величина комплекса 2 π λт · (τтр - tср) / qтр и по графикам рис. 23 находится необходимый шаг раскладки труб h:
2 π λт (τтр - tср) / qтр = 2 · 3,14 · 1 (60 - 40) / 101 = 1,243 м; h = 0,575 м.
23. Так как при R′н = 3, т.е. большем R′экн = 2,7, Δτпл < 2, то проверка Δτпл при R′экн не производится (п. 4.82т настоящего Руководства).
24. Определяется толщина слоя утеплителя δиз по формуле (32):
δиз = (R′экн - R) λиз = (2,7 - 0,169) 0,1 = 0,25 м.
25. Назначаются площади, обогреваемые одним нагревательным элементом, и по вычисленному шагу раскладки труб с учетом рекомендаций, приведенных в разделах 1 - 4 настоящего Руководства, выполняется конструирование нагревательных устройств.
26. После разработки проекта в соответствии с п. 4.87 настоящего Руководства определяются приведенные затраты на систему в целом.
Пример 3. Воздушная система с движением воздуха в прослойке
Исходные данные. Основные исходные данные те же, что и в примере 1.
Система обогрева с воздушной прослойкой: коэффициент запаса по мощности k = 1,2; длина пути движения воздуха по прослойке l = 6 м; высота прослойки δв.п = 0,2 м; продолжительность работы системы в течение суток Z = 24 ч;
конструкция цокольного перекрытия приведена на рис. 35.
Рис. 35. Расчетная схема цокольного перекрытия, оснащенного воздушной системой обогрева (с воздушной прослойкой)
1 - линолеум на теплой основе [δ = 5 мм, λ = 0,2 ккал/(м · ч · °С)]; 2 - стяжка из цементно-песчаного раствора [δ = 30 мм, λ = 0,65 ккал/(м · ч · °С]; 3 - железобетонные плиты 800×800 мм [δ = 50 мм, λ = 1,65 ккал/(м · ч · °С)]; 4 - воздушная прослойка (δ = 200 мм); 5 - кирпичные столбики 250×250 мм, устраиваемые по сетке с ячейкой 800×800 мм [δ - по расчету, λ = 0,6 ккал/(м · ч · °С)]; 6 - плиты жесткие минераловатные на синтетическом связующем [γ = 200 кг/м5, δ - по расчету, λ = 0,065 ккал/(м · ч · °С)]; 7 - противоинфильтрационный слой; 8 - несущая железобетонная плита цокольного перекрытия [δ = 120 мм, λ = 1,65 ккал/(м · ч · °С)]; 9 - гидроизоляционный слой
Расчет
1. Для характерных помещений принятого для расчета здания tв = 20, Δtн = 2 °С. По данным табл. 2, qпл = 0, qminпл = 0.
2. По формулам (42) - (44) определяются минимальная, максимальная (по ходу движения воздуха) и средняя температуры поверхности пола τminпл, τmaxпл и τсрпл:
τminпл = tв - Δtн = 20 - 2 = 18 °С;
τmaxпл = τminпл + Δτпл = 18 + 2 = 20 °С;
τсрпл = τminпл + Δτпл / 2 = 18 + 2 / 2 = 19 °С.
3. По формулам (45) и (46) определяются максимальный и средний тепловые потоки с поверхности пола qmaxпл и qсрпл:
qmaxпл = qminпл + Δqпл = 0 + 10 = 10 ккал/(м2 · ч);
qсрпл = qminпл + Δqпл / 2 = 0 + 10 / 2 = 5 ккал/(м2 · ч).
4. Определяется термическое сопротивление слоев, расположенных выше воздушной прослойки, R″в (рис. 35):
сопротивление слоя линолеума
Rл = δл / λл = 0,005 / 0,2 = 0,025 м2 · ч · °С/ккал;
сопротивление стяжки
Rст = δст / λст = 0,03 / 0,65 = 0,0462 м2 · ч · °С/ккал;
сопротивление железобетонных плит
Rп = δп / λп = 0,05 / 1,65 = 0,0303 м2 · ч · °С/ккал;
общее сопротивление слоев
R″в = Rл + Rст + Rп = 0,025 + 0,0462 + 0,0303 = 0,1 м2 · ч · °С/ккал.
5. По формулам (52) и (49) вычисляются живое сечение Fв.п и эквивалентный диаметр Dэк воздушной прослойки:
Fв.п = δв.п = 0,2 м2/м; Dэк = 2 δв.п = 2 · 0,2 = 0,4 м.
6. Принимается ряд значений сопротивлений теплопередаче от нижней грани прослойки к воздуху подполья R″н, а именно 1, 2, 3 и 4 м2 · ч · °С/ккал, и из уравнений (51) и (47) или (48) графическим методом для каждого значения R″н определяется коэффициент конвективной теплоотдачи граней прослойки αк. Для этого левая часть равенств (47) или (48) представляется в виде y = αк, а правая y = 0,724 (vγ)0,333 D-0,667эк или y = 2,97 (vγ)0,8 D-0,2эк. Первое уравнение - уравнение прямой, проходящей через начало координат, не зависящее от R″н. Для определения прямой достаточно одной точки: αк = 2 y = 2. Второе уравнение - уравнение кривой, зависящее от R″н. Для определения кривой вычисляется vγ по формуле (51), а затем определяется y(αк) по графикам рис. 26 или 27 для трех значений αк: 0,4, 1 и 2 ккал/(м2 · ч · °С). Находим:
при R″н = 1 и αк = 0,4
по графикам рис. 26
y(αк) = 0,77;
при R″н = 1 и αк = 1 vγ = 0,277; y(αк) = 1,3;
при R″н = 1 и αк = 2 vγ = 0,422; y(αк) = 1,79;
при R"н = 2 и αк = 0,4 vγ = 0,0851; y(αк) = 0,58;
при R″н = 2 и αк = 1 vγ = 0,167; y(αк) = 0,82;
при R″н = 2 и αк = 2 vγ = 0,246; y(αк) = 1,18;
при R″н = 3 и αк = 0,4 vγ = 0,0636; y(αк) = 0,52;
при R″н = 3 и αк = 1 vγ = 0,123; y(αк) = 0,68;
при R″н = 3 и αк = 2 vγ = 0,18; y(αк) = 0,91;
при R″н = 4 и αк = 0,4 vγ = 0,0524; y(αк) = 0,5;
при R″н = 4 и αк = 1 vγ = 0,1; y(αк) = 0,62;
при R"н = 4 и αк = 2 vγ = 0,146; y(αк) = 0,76.
Графическое решение уравнений (48) и (51) представлено на рис. 36. Из рисунка следует, что при R″н = 1 αк = 1,67; при R″н = 2 αк = 0,74; при R″н = 3 αк = 0,59; при R″н = 4 αк = 0,55.
Рис. 36. Графическое решение системы уравнений (48) и (51)
7. Для каждого значения R″н по формулам (54) и (56) определяется необходимая температура воздуха на входе и выходе из прослойки tп и tо:
при R″н = 1
to = αл (τminпл - tн) n / [R″н αк (n / R″н + αк + 2 αл)] + τminпл = 4,22 [18 - (-55)] 0,9 / [1 · 1,67 (0,9 / 1 + 1,67 + 2 · 4,22)] + 18 = 33,06 °C;
при R″н = 2 tп = 48,85; to = 37,44;
при R″н = 3 tп = 47,77; to = 34,77;
при R″н = 4 tп = 45,1; to = 31,66.
8. По формуле (57) определяется средняя температура воздуха в прослойке tср:
при R″н = 1 tср = (tп + to / 2) = (40,4 + 33,06) / 2 = 36,73 °С;
при R"н = 2 tср = 43,14;
при R"н = 3 tср = 41,27;
при R"н = 4 tср = 38,38.
9. По формуле (58) вычисляется общий коэффициент теплоотдачи нижней грани прослойки α′н
при R″н = 1
при R"н = 2 α′н = 1,21; при R″н = 3 α′н = 0,92; R″н = 4 α′н = 0,816.
10. По формуле (59) определяется сопротивление теплопередаче от воздуха прослойки к воздуху подполья R′н:
при R″н = 1 R′н = R″н + 1 / α′н = 1 + 1 / 2,71 = 1,37 м2 · ч · °С/ккал;
при R"н = 2 R′н = 2,83;
при R"н = 3 R′н = 4,085;
при R″н = 4 R′н = 5,22.
11. Вычисляют плотности тепловых потоков в подполье qн по формуле (22), заменяя в ней R′экн на R′н:
при R″н = 1 qн = (tср - tн) n / R′н = [36,73 - (-55)] 0,9 / 1,37 = 60,3 ккал/(м2 · ч);
при R"н = 2 R′н = 31,24;
при R"н = 3 R′н = 21,21;
при R″н = 4 R′н = 16,1.
12. По формуле (60) определяются удельные мощности системы обогрева q:
при R″н = 1 q = k (qсрпл + qн) = 1,2 (5 + 60,3) = 78,36 ккал/(м2 · ч);
при R″н = 2 q = 43,49;
при R″н = 3 q = 31,45;
при R″н = 4 q = 25,3.
13. По формулам (61) и (62) определяются общая мощность системы Q и расход воздуха G, назначается трассировка воздуховодов, осуществляется подбор их сечений, выполняется гидравлический расчет системы, подбирается вентиляционное оборудование и определяются приведенные затраты по воздуховодам, оборудованию и расходу электроэнергии на привод вентилятора.
Пусть для примера удельные приведенные затраты по воздуховодам, оборудованию и расходу электроэнергии составляют:
при R″н = 1 По = 3 руб/(м2 · год);
при R"н = 2 По = 2;
при R"н = 3 По = 1,5;
при R″н = 4 По = 1,25.
14. Вычисляется термическое сопротивление конструктивных слоев Rк.с (в части цокольного перекрытия, расположенной ниже воздушной прослойки). В данном случае такими слоями будут однородный слой несущих железобетонных плит и разнородный слой стяжки и кирпичных столбиков:
сопротивление слоя несущих железобетонных плит
Rп = δп / λп = 0,12 / 1,65 = 0,0727 м2 · ч · °С/ккал;
сопротивление слоя стяжки и кирпичных столбиков определяется по расчетной схеме с разрезанием слоя плоскостями, параллельными тепловому потоку, на участки, занимаемые столбиками и стяжкой; в качестве расчетной площадки принимается одна ячейка с F = 0,8 × 0,8 = 0,64 м2; на основании формулы (6) главы СНиП по строительной теплотехнике сопротивление этого слоя будет равно:
Rст = (Fк + Fст) δст / (Fк λк + Fст λст) = (0,0625 + 0,5775) · 0,03 / (0,0625 · 0,6 + 0,5775 · 0,65) = 0,0465 м2 · ч · °С/ккал.
общее сопротивление слоев
Rк.с = Rп + Rст = 0,0727 + 0,0465 = 0,1192 м2 · ч · °С/ккал.
15. По формуле (29) определяются постоянные составляющие сопротивления теплопередаче от воздуха прослойки к воздуху подполья R:
при R″н = 1 R = 1 / α′н + Rк.с + 1 / αн = 1 / 2,71 + 0,1192 + 1 / 15 = 0,555 м2 · ч · °С/ккал;
при R"н = 2 R = 1,013;
при R"н = 3 R = 1,27;
при R″н = 4 R = 1,41.
16. Определяется относительная площадь, занимаемая материалом изоляции, :
17. По формулам (20) и (21) вычисляются объемы материала каркаса (кирпичных столбиков) и изоляционного материала, необходимые для создания слоя с термическим сопротивлением, равным единице, Vк и Vиз:
18. По формуле (17) определяется комплекс N:
N = (Eн + Hиз) Cиз Vиз + (Eн + Hк) Cк Vк = (0,08 + 0,03) 60 · 0,106 + (0,08 + 0,03) 77 · 0,01145 = 0,7966 руб · ккал/(м4 · ч · °С · год).
19. Вычисляют приведенные затраты по разнородному изоляционному слою Пиз по формуле (28), заменяя в ней R′экн на R′н:
при R″н = 1 Пиз = N (R′экн - R) = 0,7966 (1,37 - 0,555) = 0,648 руб/(м2 · год);
при R"н = 2 Пиз = 1,445;
при R"н = 3 Пиз = 2,24;
при R″н = 4 Пиз = 3,04.
20. По формуле (18) определяются средние температуры воздуха в прослойке за отопительный период tcp:
при R″н = 1 t′ср = tв + (tср - tв) (tв - tср.о) / (tв - tн) = 20 + (36,73 - 20) [(20 - (-19,5)] / [20 - (-55)] = 28,8 °С;
при R"н = 2 t′ср = 32,2;
при R"н = 3 t′ср = 31,2;
при R″н = 4 t′ср = 29,7.
21. По формуле (13) определяются комплексы L:
при R″н = 1 L = 1,05 (t′ср - tср.о) n nо Z Cт lт 10-6 = 1,05 [28,8 - (-19,5)] · 0,9 · 254 · 24 · 15 · 1,3 · 10-6 = 5,42 руб · ч · °С/(ккал · год);
при R"н = 2 L = 5,8;
при R"н = 3 L = 5,69;
при R″н = 4 L = 5,52.
22. По формуле (58) корректируются значения α′н (вместо tср подставляется t′ср, а вместо tв - tср.о):
при R"н = 1
при R"н = 2 α′н = 1,17;
при R"н = 3 α′н = 0,889;
при R″н = 4 α′н = 0,783.
23. По формуле (59) корректируются сопротивления теплопередачи от воздуха прослойки к воздуху подполья R′н:
при R"н = 1 R′н = R″н + 1 / α′н = 1 + 1 / 2,64 = 1,38 м2 · ч · °С/ккал;
при R"н = 2 R′н = 2,85;
при R"н = 3 R′н = 4,12;
при R″н = 4 R′н = 5,28.
Из полученных результатов видно, что откорректированные R′н незначительно отличаются от предыдущих их значений (не больше чем на 2 %), что дает право при ручном счете такую корректировку не производить (п. 4.89м настоящего Руководства).
24. Вычисляются удельные приведенные затраты по расходу тепла Пт по формуле (27), подставляя в нее R′н вместо R′экн:
при R"н = 1 Пт = L / R′н = 5,42 / 1,38 = 3,93 руб/(м2 · год);
при R″н = 2 Пт = 2,03;
при R"н = 3 Пт = 1,38;
при R″н = 4 Пт = 1,05.
25. Определяются суммарные приведенные затраты П:
при R″н = 1 П = Пс + Пиз + Пт = 3 + 0,648 + 3,93 = 7,58 руб/(м2 · год);
при R″н = 2 Пт = 5,48;
при R"н = 3 Пт = 5,12;
при R″н = 4 Пт = 5,33.
26. По найденным значениям приведенных затрат строится график их зависимости от R″н (рис. 37). Из рисунка следует, что приведенные затраты достигают минимума при R″экн = 2,8 м2 · ч · °С/ккал. При этом Пmin = 5,1 руб/(м2 · год).
Рис. 37. График зависимости П = f(R′н) для воздушной системы обогрева (с воздушной прослойкой)
27. Графическим методом решаются уравнения (51) и (47) или (48) и уточняется значение αк для вычисленного R″экн = 2,8 м2 · ч · °С/ккал. Имеем:
при αк = 0,4
по графикам рис. 26 y(αк) = 0,53;
при αк = 1 vγ = 0,13; y(αк) = 0,71;
при αк = 2 vγ = 0,19; y(αк) = 0,97.
Графическое решение уравнений представлено на рис. 36. Из рисунка видно, что решением уравнений будет αк = 0,61 ккал/(м2 · ч · °С).
28. Уточняют необходимые температуры на входе tп и выходе tо из прослойки по формулам (54) и (56), заменяя в них R′н на R″экн:
tо = αл (τminпл - tн) n / [R"экн αк (n / R"н + αк + 2 αл)] + τminпл = 4,22 [18 - (-55)] 0,9 / [2,8 · 0,61 (0,9 / 2,8 + 0,61 + 2 · 4,22)] + 18 = 35,31 °С.
29. По формуле (57) уточняется средняя температура воздуха в прослойке tср:
tср = (tп + tо) / 2 = (48,05 + 35,31) / 2 = 41,68 °C.
30. Вычисляют общий коэффициент теплоотдачи нижней грани прослойки α′н по формуле (58), заменяя в ней R″н на R″экн:
31. Вычисляют сопротивление теплопередаче от воздуха прослойки к воздуху, подполья R′экн по формуле (59), заменяя в ней R″н на R″экн:
R′экн = R″экн + 1 / α′н = 2,8 + 1 / 0,962 = 3,84 м2 · ч · °С/ккал.
32. По формуле (22) определяется плотность теплового потока в подполье qн:
qн = (tср - tн) n / R′экн = [41,68 - (-55)] 0,9 / 3,84 = 22,66 ккал/(м2 · ч).
33. По формуле (60) вычисляется удельная мощность системы обогрева q:
q = k (qсрпл + qн) = 1,2 (5 + 22,66) = 33,19 ккал/(м2 · ч).
34. По формуле (63) определяется весовая скорость воздуха в прослойке vγ:
vγ = q l / [0,24 · 3600 Fв.п (tп - tо)] = 33,19 · 6 / [0,24 · 3600 · 0,2 (48,05 - 35,31)] = 0,0904 кг/(м2 · с).
35. По формуле (29) вычисляется постоянная составляющая сопротивления R:
R = 1 / α′н + Rк.с + 1 / αн = 1 / 0,962 + 0,1192 + 1 / 15 = 1,226 м2 · ч · °С/ккал.
36. По формуле (33) определяется толщина слоя утеплителя δиз:
37. Расчет обогрева полов в нехарактерных помещениях выполняется для зоны 1 (см. рис. 19) в угловых помещениях, в которых, , согласно табл. 2,
qпл = qminпл = 27 ккал/(м2 · ч), τminпл = tв + 1 = 20 + 1 = 21 °С.
Отсюда по формулам (44) и (46):
τсрпл = τminпл + Δτпл / 2 = 21 + 2 / 2 = 22 °С;
qсрпл = qminпл + Δqпл / 2 = 27 + 10 / 2 = 32 ккал/(м2 · ч).
38. По формулам (64) - (67) определяется необходимая величина коэффициента конвективной теплоотдачи граней прослойки αк:
a = tп - τсрпл - qсрпл R″в = 48,05 - 22 - 32 · 0,1 = 22,85 °С > 0;
b = а (n / R″экн + 2 αл) - qсрпл = 22,85 (0,9 / 2,8 + 2 · 4,22) - 32 = 168 ккал/(м2 · ч);
c = -qсрпл (n / R″экн + αл) - αл (qсрпл R″в + τсрпл - tн) n / R″экн = -32 (0,9 / 2,8 +4,22) - 4,22 [32 · 0,1 + 22 - (-55)] 0,9 / 2,8 = 254,96 ккал2/(м4 · ч2 · °С);
39. По графикам рис. 26 определяется требуемое значение весовой скорости воздуха. Находим vγ = 0,265 кг/(м2 · с) < 5.
40. Определяют α′н по формуле (58), полагая в ней tср = tн и R″н = R″экн.
41. Определяют R′экн по формуле (59), заменяя в ней R″н на R″экн:
R′экн = R″экн + 1 / α′н = 2,8 + 1 / 1,16 = 3,66 м2 · ч · °С/ккал.
42. Вычисляют плотность теплового потока в подполье qн по формуле (22), полагая в ней tср = tп:
qн = (tп - tн) n / R′экн = [48,05 - (-55)] 0,9 / 3,66 = 25,3 ккал/(м2 · ч).
43. Определяется удельная мощность системы обогрева пола q в нехарактерных помещениях по формуле (60):
q = k (qсрпл + qн) = 1,2 (32 + 25,3) = 68,8 ккал/(м2 · ч).
44. По формуле (68) определяется to:
to = tп - q l / (0,24 · 3600 Fв.п vγ) = 48,05 - 68,8 · 6 / (0,24 · 3600 · 0,2 · 0,265) = 42,54 °С.
45. По найденным в расчете характеристикам системы уточняются ее общая мощность и необходимый расход воздуха с учетом характерных и нехарактерных помещений, выполняется гидравлический расчет и подбирается оборудование.
После окончания работ по проектированию системы обогрева определяются приведенные затраты по системе в целом (п. 4.93 настоящего Руководства).
Пример 4. Воздушная система с движением воздуха по каналам пустотных плит
Исходные данные те же, что и в примере 3. Конструкция цокольного перекрытия приведена на рис. 38.
Рис. 38. Расчетная схема цокольного перекрытия, оснащенного воздушной системой обогрева (с каналами)
1 - линолеум на теплой основе [δ = 5 мм, λ = 0,2 ккал/(м · ч · °С)]; 2 - стяжка из цементно-песчаного раствора [δ = 30 мм, λ = 0,65 ккал/(м · ч · °С)]; 3 - многопустотная железобетонная плита (δ = 220 мм, Dэк = 0,159 м, шаг пустот 0,2 м); 4 - стяжка из цементно-песчаного раствора [δ = 30 мм, λ = 0,65 ккал/(м · ч · °С)]; 5 - гидроизоляционный слой; 6 - плиты жесткие минераловатные на синтетическом связующем [γ = 200 кг/м3, δ - по расчету, λ = 0,065 ккал/(м · ч · °С)]; 7 - противоинфильтрационный слой; 8 - несущая железобетонная плита цокольного перекрытия [δ = 120 мм, λ = 1,65 ккал/(м · ч · °С)]
Расчет
1. Из примера 3 для характерных помещений известны:
τminпл = 18; τmaxпл = 20; τсрпл = 19 °С; qminпл = 0; qmaxпл = 10; qсрпл = 5 ккал/(м2 · ч).
2. Определяется термическое сопротивление слоев, расположенных выше воздушной прослойки, R"в:
сопротивление слоя линолеума
Rл = δл / λл = 0,005 / 0,2 = 0,025 м2 · ч · °С/ккал;
сопротивление стяжки
Rст = δст / λст = 0,03 / 0,65 = 0,0462 м2 · ч · °С/ккал;
термическое сопротивление массива плиты (п. 4.89г настоящего Руководства)
Rм = 0,0428 м2 · ч · °С/ккал;
общее сопротивление слоев
R"в = Rл + Rст + Rм = 0,025 + 0,0462 + 0,0428 = 0,114 м2 · ч · °С/ккал.
3. Расчет выполним в двух вариантах: с включением всех каналов и при включении каналов через один. Тогда в соответствии с формулами (53) и (53а) живое сечение каналов на полосе шириной 1 м для первого варианта составит Fв.п = 0,0992 м2/м, а для второго - Fв.п = 0,0496 м2/м. Эквивалентный диаметр каналов для обоих вариантов в соответствии с формулой (50) будет равен Dэк = 0,159 м.
4. Принимается ряд значений сопротивлений теплопередаче от нижней грани прослойки к воздуху подполья R″н, a именно 2, 3, 4 и 5 м2 · ч · °С/ккал, и из уравнений (51) и (47) или (48), как и в примере 3, графически для каждого значения R″н определяется коэффициент конвективной теплоотдачи граней прослойки αк. Для определения кривых вычисляются vγ по выражению (51), а затем определяется y(αк) по графикам рис. 26 или 27 при трех значениях αк: для первого варианта - 1, 2 и 3; для второго - 2, 4 и 6.
В соответствии с п. 4.89г настоящего Руководства для первого варианта величина αк, подставляемая в формулу (51), должна быть предварительно умножена на 1,25, а для второго - 0,625.
Для первого варианта при R′н = 2 и αк = 1 имеем:
у(αк) = 1,93 ккал/(м2 · ч · °С).
Для второго варианта при R″н = 2 и αк = 2
у(αк) = 3,38 ккал/(м2 · ч · °С).
Дальнейшие расчеты по определению αк для обоих вариантов сведены в табл. 4.
Таблица 4
Первый вариант |
Второй вариант |
|||||
αк, ккал/(м2 · ч · °С) |
vγ, кг/(м2 · с) |
y(αк), ккал/(м2 · ч · °С) |
αк, ккал/(м2 · ч · °С) |
vγ, кг/(м2 · с) |
y(αк), ккал/(м2 · ч · °С) |
|
2 |
1 |
0,371 |
1,93 |
2 |
0,741 |
3,38 |
2 |
0,526 |
2,57 |
4 |
1,053 |
4,47 |
|
3 |
0,616 |
2,9 |
6 |
1,232 |
5,61 |
|
3 |
1 |
0,274 |
1,62 |
2 |
0,549 |
2,65 |
2 |
0,385 |
2,00 |
4 |
0,769 |
3,48 |
|
3 |
0,447 |
2,25 |
6 |
0,895 |
3,92 |
|
4 |
1 |
0,223 |
1,50 |
2 |
0,446 |
2,25 |
2 |
0,311 |
1,70 |
4 |
0,621 |
2,93 |
|
3 |
0,360 |
1,88 |
6 |
0,720 |
3,30 |
|
5 |
1 |
0,191 |
1,23 |
2 |
0,382 |
2,00 |
2 |
0,265 |
1,58 |
4 |
0,550 |
2,60 |
|
3 |
0,307 |
1,70 |
6 |
0,613 |
2,90 |
Графические решения уравнений (51) и (47) или (48) для обоих вариантов представлены соответственно на рис. 39 и 40. Из рисунков следует, что для R″н, равных 2, 3, 4 и 5, значения αк для первого и второго вариантов соответственно равны: 2,9 и 4,75; 2 и 3,2; 1,6 и 2,45; 1,53 и 2.
Рис. 39. Графическое решение системы уравнений (51), (47) или (48) для всех включенных каналов
Рис. 40. Графическое решение системы уравнений (51), (47) или (48) при включении каналов через один
Полученные значения αк характеризуют интенсивность теплообмена в каналах плит. При переходе к расчетной схеме с плоскими гранями прослойки (эта схема лежит в основе последующих расчетных зависимостей) их необходимо умножить для первого варианта на 1,25, а для второго - на 0,625 (п. 4.89г настоящего Руководства). После выполнения этой операции для R″н, равных 2, 3, 4 и 5, значения αк для первого и второго вариантов соответственно будут: 3,6 и 3,0; 2,5 и 2,05; 1,92 и 1,55; 1,91 и 1,23.
Дальнейшие расчеты по обоим вариантам аналогичны расчетам, приведенным в примере 3, поэтому они сведены в табл. 5. Номера операций, приведенные в табл. 5, соответствуют номерам примера 3.
Таблица 5
Номер операций из примера 3 |
Условное обозначение определяемой величины |
Единица измерения |
Номер формулы |
Результат для варианта |
|||||||
1 при R″н |
2 при R″н |
||||||||||
2 |
3 |
4 |
5 |
2 |
3 |
4 |
5 |
||||
Характерные помещения |
|||||||||||
7 |
tп |
°С |
(54) |
26,02 |
26,96 |
27,76 |
27,12 |
27,15 |
28,34 |
29,41 |
30,52 |
|
tо |
» |
(56) |
20,85 |
21,10 |
21,25 |
20,63 |
21,62 |
21,96 |
22,20 |
22,42 |
8 |
tср |
» |
(57) |
23,44 |
24,03 |
24,50 |
23,88 |
24,38 |
25,15 |
25,81 |
26,46 |
9 |
α′н |
ккал/(м2 · ч · °С) |
(58) |
4,96 |
3,47 |
2,63 |
2,52 |
4,24 |
2,91 |
2,16 |
1,67 |
10 |
R′н |
м2 · ч · °С/ккал |
(59) |
2,20 |
3,29 |
4,38 |
5,40 |
2,24 |
3,34 |
4,46 |
5,60 |
11 |
qн |
ккал/(м2 · ч) |
(22) с заменой R′экн на R′н |
32,07 |
21,63 |
16,34 |
13,15 |
31,95 |
21,57 |
16,29 |
13,09 |
12 |
q |
ккал/(м2 · ч) |
(60) |
44,48 |
31,96 |
25,60 |
21,78 |
44,34 |
31,89 |
25,56 |
21,71 |
13 |
Пс |
руб/(м2 · год) |
Принято условно |
2 |
1,5 |
1,25 |
1,15 |
2 |
1,5 |
1,25 |
1,15 |
14 |
Rк.с |
м2 · ч · °С/ккал |
Определено как сумма сопротивлений несущих плит, стяжки и массива плиты (0,0428) |
0,1615 |
0,1615 |
0,1616 |
0,1615 |
0,1615 |
0,1615 |
0,1615 |
0,1615 |
15 - 171 |
R |
» |
(29) |
0,430 |
0,516 |
0,608 |
0,626 |
0,464 |
0,572 |
0,691 |
0,828 |
18 |
N |
руб · ккал/(м4 · ч · °С · год) |
(16) |
0,429 |
0,429 |
0,429 |
0,429 |
0,429 |
0,429 |
0,429 |
0,429 |
19 |
Пиз |
руб/(м2 · год) |
(28) с заменой R′экн на R′н |
0,760 |
1,289 |
1,618 |
2,047 |
0,760 |
1,189 |
1,618 |
2,047 |
20 |
t′ср |
°С |
(18) |
21,81 |
22,12 |
22,37 |
22,04 |
22,31 |
22,71 |
23,06 |
23,41 |
21 - 232 |
L |
руб · ч · °С/(ккал · год) |
(13) |
4,63 |
4,67 |
4,70 |
4,67 |
4,69 |
4,74 |
4,77 |
4,81 |
24 |
Пт |
руб/(м2 · год) |
(27) с заменой R′экн на R′н |
2,097 |
1,413 |
1,066 |
0,858 |
2,088 |
1,408 |
1,063 |
0,853 |
25 - 33, 353 |
П |
» |
- |
4,86 |
4,10 |
3,93 |
4,06 |
4,85 |
4,10 |
3,93 |
4,05 |
34 |
vγ |
кг/(м2 · с) |
(63) |
- |
- |
0,278 |
- |
- |
- |
0,497 |
- |
36 |
δиз |
м |
(32) |
- |
- |
0,245 |
- |
- |
- |
0,245 |
- |
Нехарактерные помещения |
|||||||||||
37 |
τсрпл |
°С |
(42) - (44) |
- |
- |
22 |
- |
- |
- |
22 |
- |
|
qсрпл |
ккал/(м2 · ч) |
(45), (46) |
- |
- |
32 |
- |
- |
- |
32 |
- |
38 |
a |
°С |
(65) |
- |
- |
2,11 > 0 |
- |
- |
- |
3,76 > 0 |
- |
|
b |
ккал/(м2 · ч) |
(66) |
- |
- |
-17,35 |
- |
- |
- |
-5,9 |
- |
|
c |
ккал2/(м4 · ч2 · °С) |
(67) |
- |
- |
-175,8 |
- |
- |
- |
-175,8 |
- |
|
αк |
ккал/(м2 · ч · °С) |
(64) |
- |
- |
14,2 (11,35)4 |
- |
- |
- |
7,64 (12,2)4 |
- |
39 |
vγ |
кг/(м2 · с) |
- |
- |
3,35 < 5 |
- |
- |
- |
3,65 < 5 |
- |
|
40 |
α′н |
ккал/(м2 · ч · °С) |
(58) с заменой tср на tп и R"н на R″экн |
- |
- |
12,675 |
- |
- |
- |
6,515 |
- |
41 |
R′экн |
м2 · ч · °С/ккал |
(59) с заменой R"н на R″экн |
- |
- |
4,08 |
- |
- |
- |
4,154 |
- |
42 |
qн |
ккал/(м2 · ч) |
(22) с заменой tср на tп |
- |
- |
18,25 |
- |
- |
- |
18,3 |
- |
43 |
q |
» |
(60) |
- |
- |
60,3 |
- |
- |
- |
60,4 |
- |
44, 456 |
tо |
°С |
(70) |
- |
- |
26,5 |
- |
- |
- |
28,23 |
- |
1 Величины , Vк и Vиз не вычисляются, так как слой тепловой изоляции однороден (см. рис. 38).
2 Корректировка величин α′н и R′н не производится (п. 4.89м настоящего Руководства).
3 Из проведенных расчетов видно, что учтенная часть приведенных затрат для обоих вариантов практически одинакова, поэтому для отыскания R"экн строится один график (рис. 41). Из рисунка следует, что R″экн ≈ 4 м2 · ч · °С/ккал и Пmin = 3,93 руб/(м2 · год), поэтому для обоих вариантов к дальнейшему расчету принимаются данные, полученные для R″н = 4 м2 · ч · °С/ккал.
Рис. 41. График зависимости П = f(R″н) для воздушной системы обогрева (с каналами)
4 В скобках приведены значения αк в каналах пустотных плит, полученные делением αк в прослойке для первого варианта на 1,25, а для второго - на 0,625 (п. 4.89р настоящего Руководства).
5 В формулу подставляются значения αк в прослойке, равные 14,2 и 7,64 соответственно для первого и второго вариантов.
6 Выполняются операции п. 45 примера 3.
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:
τсрпл = 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 α′н, используя значения tв = 20 °С и qн = 24,24 ккал/(м2 · ч). Находим α′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 / α′н + Rк.с + 1 / αн = 1 / 4,92 + 0,1198 + 1 / 15 = 0,389 м2 · ч · °С/ккал.
При машинном счете α′н определяется из системы уравнений (30) и (31).
7. По формуле (33) определяют толщину разнородного слоя изоляции δиз, 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 1×1,4 (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; αl = 0,212 ккал/(м · ч · °С); D = 200 °С.
Для определения температуры поверхности изоляции провода τк вычисляется величина
U / Qк = 220 / 1600 = 0,1375 В · ч/ккал.
По номограмме рис. 29 находим τк = 48,7 °С < 70.
10. Вычисляется необходимый шаг раскладки провода h по формуле (88):
h = αl (τк - 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 τк + 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 τк вычисляются по формулам (79) и (80):
h = Fк Qк αl (A tср + C) / (0,86 U2 αl - A Q2к - B αl 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;
τк = qк h / αl + 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:
τсрпл = 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 τк по формулам (79) и (80):
h1 = Fк1 Qк1 αl (A tср1 + C) / (0,86 U21 αl - A Q2к2 - B αl 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;
τк1 = qк1 h1 / αl + tсp1 = 61 · 0,09 / 0,212 + 30,74 = 56,4 °С < 70;
τк2 = 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 τк1 + 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:
τсрпл = 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 δиз, используя из примера 2 (п. 12) значение R = 0,169 м2 · ч · °С/ккал:
δиз = (R′экн - R) λиз = (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 1×1,1 (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 τпр и шаг раскладки провода h. Первое уравнение - уравнение прямой, для ее определения достаточно двух точек. Получим: при h = 0,2 м
τпр = 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 τпр = 36.
Второе уравнение - уравнение кривой. Для ее определения вычисляется τпр для трех значений h: 0,2, 0,23 и 0,25 м. Находим:
при h = 0,2
τпр = qк h {ln[h / (π Dк)] / (2 π λт) + 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 τпр = 24,5;
при h = 0,25 τпр = 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; τпр = 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 π λт 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 π λт Fк Qк (A tср + C) + A Q2к b] / (1,72 π λт 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;
τпр = qк (a h + b) / (2 π λт) + 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 Δτпл 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, Δτпл:
x = 2 π λт Rв / h = 2 · 3,14 · 1 · 0,25 / 0,238 = 6,6 > 3.
В соответствии с рекомендациями п. 4.82л настоящего Руководства Δτпл не проверяется.
Из полученного результата видно, что для электрических систем обогрева с замоноличенным кабелем Δτпл < 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 τпр + 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
Руководство расположен в сборниках: |
Нравится
Твитнуть |