Конструирование и расчёт систем водяного и воздушного отопления зданий - Сканави А.Н.

Author: Сканави А.Н.
Tags: отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха в зданиях отдельные виды строительства отопление теплоэнергетика инженерные расчеты
Year: 1983
Similar
Справочник инженера по отоплению, вентиляции и кондиционированию. Тепловой и воздушный баланс зданий
Гидравлика систем водяного отопления
Отопление и вентиляция жилых и гражданских зданий
Особенности современных систем водяного отопления
Text
                    A, H. СКАНАВИ,
КАНД. ТЕХН. НАУК, ПРОФ.
КОНСТРУИРОВАНИЕ
И РАСЧЕТ СИСТЕМ
ВОДЯНОГО
И ВОЗДУШНОГО
ОТОПЛЕНИЕ ЗДАНИЙ
Издание второе, переработанное и дополненное
Москве
гСтройнэдат
1983
ББК SS 7fi2 |
C 42
УДК 697.431 + 697.38
Печатается по решению секции литературы по инженерному оборудованию ре
дакционного совета Стройиздага,
Рецензент —• инж, Л, М Михайлов (Моспроект I)’
Сканавй А. Н.
С 42 Конструирование и расчёт систем водяного и
воздушного отопления зданий. — 2-е изд., перераб.
и доп. М.: Стройиздат, 1983.i— 304 с., ил.
Приведены научно технические характеристики систем, изложены
основы расчета тепловой мощности принципы выбора, конструирова-
ния и расчета систем водяного и воздушного отопления зданйй Рас.
смотрены современные способы гидравлического расчета насосных
систем водяного отопления, теплового расчета отопительных приборов,
Освещены особенности конструирования и расчета систем панельно-
лучистого отопления Приведены теплоаэродйнамические расчеты воз-
душно отопительных установок, особенности расчета систем централь-
ного воздушного отопления
Для инженерно технических работников проектных, монтажно-
строительных и эксплуатационных организаций
„ 3206000000-382	ББК 38.762.1
047(01)-83	6С9.4
€тройиздат, 1977
983, е изменениями
СВЕТЛОЙ ПАМати
МОЕГО ОТЦА
ПОСВЯЩАЕТСЯ
предисловие
Обеспечение комфортных тепловых условий в помещениях граж-
данских и производственных зданий в холодное время года необхо-
димо для высокопроизводительного труда, укрепления здоровья и
улучшения отдыха людей.
Совершенствование систем отопления зданий в СССР во второй по-
ловине текущего столетия проходило одновременно с развитием цент-
рализованного водяного теплоснабжения. Накопленный опыт устрой-
ства и исследования систем водяного и воздушного отопления на базе
применения высокотемпературной воды как первичного теплоносителя
подлежит обобщению для использования в последующем строительст-
ве.
Рассмотрение ближайшей строительно-энергетической перспекти-
вы подтверждает преимущественное развитие централизованного во-
‘дяного теплоснабжения на базе ТЭЦ и крупных тепловых станций, а
также расширение атомной энергетики, что нашло отражение в реше-
ниях XXVI съезда КПСС. Ожидается сохранение ограничений в ис-
пользовании электрической энергии для отопления в условиях даль-
нейшего возрастания энергетических потребностей народного хозяйст-
ва страны и передачи избытков энергии по ЕЭС в западные индустри-
альные районы нашей страны и страны социалистического содружест-
ва.
Благодаря применению новых строительных материалов, совер-
шенствованию технологии изготовления ограждений и внедрению ин-
дустриальных деталей изменяются конструкции зданий. Все увеличи-
вается объем возведения зданий из крупных элементов, сокращаются
сроки строительства. Такая структура зданий влияет на устройство
систем отопления — они конструируются из крупных узлов и блоков,
приспосабливаются для быстрого, по возможности безналадочного
ввода в эксплуатацию.
Отмечается постепенное сокращение сроков службы зданий мас-
сового гражданского и промышленного строительства, объясняющее-
ся ускорением их морального износа. Действительно, в условиях НТР
предъявляются повышенные требования к совершенствованию плани-
ровки помещений и технологических процессов, к удобству жилищ и
качеству производственной продукции. Можно считать, что сроки
службы таких зданий приближаются к срокам использования систем
инженерного оборудования (20—40 лет). Следует также отметить
стремление усиливать теплозащиту зданий, связанное с общей пробле-
мой экономии тепловой энергии.
— 3 —
В этих условиях и, главное, при продолжающемся расширении
области применения высокотемпературно* воды для теплоснабжения
зданий можно считать, что на ближайшее время основными останутся
водяное отопление гражданских и воздушное отопление производст-
венных зданий. Однако предпочтение должно отдаваться тем конструк-
циям систем отопления, при которых имеется возможность сокращать
теплозатраты на обогревание зданий путем использования теплоты,
поступающей в помещения от внутренних источников и солнечной ра-
диации.
В книге изложены основы расчета тепловой мощности, выбора
конструкции и теплогидравлического расчета систем водяного и воз-
душного отопления (без рассмотрения смежных вопросов, относящих-
ся к системам вентиляции и теплоснабжения). Автор посчитал необ-
ходимым уделить должное внимание физической сущности явлений
и научно-техническим основам проектирования и на этой базе изло-
жить вопросы конструирования и расчета систем отопления. В книге
обобщены проектные разработки, результаты научных исследований,
инженерные рекомендации, выполненные автором и под его руковод-
ством преподавателями, аспирантами и студентами кафедры отопления
и вентиляции МИСИ им. В. В Куйбышева
Второе издание книги включает новые главы: «Тепловой режим
здания», «Тепловая мощность системы отопления», «Панельно-лучистое
отопление». Освещены особенности систем отопления в зданиях с пе-
ременным тепловым режимом, в зданиях повышенной этажности и
высотных.
Автор считает своим приятным долгом выразить искреннюю призна-
тельность Л. М. Михайлову за советы и замечания, сделанные при
рецензировании рукописи.
Глава I. ХАРАКТЕРИСТИКА СИСТЕМ ОТОПЛЕНИЯ
1.1. ЗАДАЧИ ВОДЯНОГО И ВОЗДУШНОГО ОТОПЛЕНИЯ
Системы отопления, создаваемые в процессе проектирования и
возведения зданий, являются их органической частью. Все элементы
систем —• оборудование, теплопроводы, приборы, арматура — связа-
ны со строительными конструкциями и интерьером помещений, по-
этому развитие строительной техники отражается на состоянии тех-
ники отопления. Повышение степени механизации и индустриализаций
общестроительных работ вызывает унификацию и укрупнение Мон-
тажных элементов, в том числе и элементов систем отопления, что
обеспечйьает снижение трудовых затрат и сокращение сроков монтаж-
ных работ.
С другой стороны, системы отопления предназначены для длитель-
ной эксплуатации совместно с другими системами технического обес-
печения жизни и деятельности людей и поэтому являются частью тех-
нологического (инженерного) оборудования зданий. Все их элементы
рассчитывают для выполнения ’Определенных теплогидравлических
функций Эти элементы, представляя собой отдельные механические
детали, совершенствуются независимо от развития общестроительной
техники.
Строительно-механическая двойственность систем отопления про-
является в каждом проекте. При проектировании стремятся надежно
обеспечить тепловой режим зданий при действии будущих систем
отопления и вместе с тем увязывают элементы систем с архитектурно-
строительными деталями зданий. Наиболее тесно увязываются детали
При разработке систем панельно-лучистого отопления, когда греющие
элементы включаются в строительные конструкции зданий.
Таким образом, при проектировании отопления решают задачи со-
здания надежных и экономичных систем, органически связанных о
конструкциями и планировкой зданий, способствующих внедрению
индустриальных способов производства заготовительно-монтажных
работ.
В недалеком будущем можно ожидать применения более «теплых»
искусственных строительных материалов, использования теплоты
фазовых превращений в строительных конструкциях и «утепления»
световых проемов помещений, что значительно снизит теплозатраты на
отопление и, возможно, даже изменит конструкцию систем. Могут,
например, получить распространение комбинированные системы отоп-
ления, состоящие из централизованной водяной части упрощенной
конструкции с приборами не только уменьшенной, но и одинаковой
мощности, создающей устойчивое «фоновое» отопление, и из дополни-
тельных индивидуальных быстродействующих приборов, обеспечиваю-
щих поддержание необходимой температуры помещений. Возможно
другое решение комбинированных систем отопления, особенно в зда-
ниях с кратковременным пребыванием людей, когда в дополнение к
«фоновому» отоплению применяется периодически действующее воз-
душное отопление для натапливания помещений перед началом рабо-
— 5 —
ты и для вентиляции их во время работы. Для «натопа» помещений мо-
жет также кратковременно изменяться температурный и гидравличе-
ский режим систем водяного отопления
В настоящее время при централизованном теплоснабжении высоко-
температурной водой считается оправданным стремление повышать
расчетную температуру и скорость движения теплоносителя в систе-
мах отопления. Это делают для уменьшения площади поперечного се-
чения теплопроводов и нагревательной поверхности приборов и кало-
риферов. Однако повышению температуры теплоносителя в большин-
стве случаев препятствуют санитарно-гигиенические требования, пре-
дусматривающие нормативное ограничение высшего значения темпе-
ратуры теплоносителя в системе отопления того или иного здания.
Правда, при использовании конвекторов с кожухом, область приме-
нения которых постоянно расширяется, появляется возможность повы-
шать температуру теплоносителя по сравнению е металлическими ра-
диаторами, если принять во внимание заметное изменение температуры
по поверхности пластин — оребрения труб с теплоносителем. С другой
стороны, должна быть решена проблема использования для отопле-
ния низкопотенциальиых источников теплоты.
Увеличение скорости движения теплоносителя открывает возмож-
ности создания систем отопления с управляемым аэродинамическим
или гидравлическим режимом для повышения их тепловой устойчи-
вости.
К сожалению, на практике до сих пор распространено проектиро-
вание систем водяного отопления, рассчитанных на потери давления
не более 10—15 кПа (1000—1500 кгс/м2), особенно при зависимом при-
соединении к наружным теплопроводам с применением водоструйных
элеваторов. При этом принимают низкие значения скорости, близкие
к скорости движения воды в гравитационных системах отопления. Это
приводит к проектированию металлоемких систем с недостаточным ис-
пользованием давления, создаваемого насосами, для циркуляции воды.
Между тем известно, что после экспериментальных работ, проведенных
во ВНИИГС и других институтах, имеется возможность повышать'ско-
рость движения воды в системах отопления гражданских зданий до
1—1,5 м/с и производственных зданий до 2—3 м/с. Эти значения ско-
рости движения воды внесены в СНиП как предельно допустимые.
Приближение к такой скорости позволит не только значительно (до
30%) сократить расход металла, но и получить надежные в действии
системы отопления.
Создание работоспособных систем отопления, устойчиво распре-
деляющих теплоту по всем помещениям, еще не означает достижения
основной цели отопления — обеспечения благоприятного самочувствия
и высокой жизнедеятельности людей в холодный период года путем
поддержания комфортных температурных условий в помещениях. Для
достижения этой цели в конкретном здании требуется увеличивать
или уменьшать теплоотдачу в помещения в связи с отклонением от тех
изменений погоды и теплопоступлений, которые были учтены при про-
ектировании системы отопления. На систему отопления возлагается
дополнительная эксплуатационная задача — устранять дебаланс теп-
— 6 —
лоты, возникающий из-за случайных внешних и внутренних воздейст-
вий на тепловой режим помещений, с тем чтобы изменение темпера-
туры воздуха в помещениях не превышало ± 2° С.
При водяном и воздушном отоплении эта задача может быть ре-
шена, если конструкция системы будет приспособлена к проведению
местного и индивидуального регулирования температуры и количест-
ва теплоносителя. Естественно, верхний предел теплоподачи всегда
будет ограничен тепловой мощностью системы в целом или отдельных
ее частей, агрегатов и приборов.
Примером конструктивного изменения системы для устранения
последствий неравномерного воздействия ветра и солнечной радиации
на здание является разделение системы отопления на «пофасадные»
части с автоматическим регулированием действия этих частей.
Для достижения основной цели система отопления может также
способствовать повышению температуры поверхности наружных ог-
раждений и уменьшению «дутья» от световых проемов помещений. Мож-
но, например, устранять одностороннее охлаждение людей на рабочих
местах близ световых проемов, ерли подавать нагретый воздух струя-
ми, настилающимися на стекло, повышающими температуру его по-
верхности и отклоняющими потоки охлажденного воздуха от людей.
Приведенные примеры показывают возможные направления раз-
вития техники и способов отопления для достижения теплового ком-
форта в помещениях.
1.2. ХАРАКТЕРИСТИКА СИСТЕМ ВОДЯНОГО ОТОПЛЕНИЯ
Системы водяного отопления зданий в течение 50—70-х лет теку-
щего столетия существенно видоизменялись, причем общим явлением
в Советском Союзе было вытеснение ранее широко распространенных
двухтрубных систем однотрубными. В условиях гигантского объема '
и повышения темпа гражданского и промышленного строительства не-
обходим был переход к системам отопления упрощенной конструкции.
Решающую роль при этом сыграли экономические, заготовительно-
монтажные и некоторые эксплуатационные достоинства однотрубных
систем отопления.
При использовании однотрубных систем вместо двухтрубных появи-
лась возможность уменьшить длину и массу труб, унифицировать от-
дельные узлы и детали, устранить замеры в натуре, механизировать
процессы заготовки деталей, осуществить предварительную сборку и
комплектацию узлов, сократить затраты труда на монтаж. Повышенное
гидравлическое сопротивление стояков и ветвей, сравнительно устой-
чивый гидравлический режим позволили отказаться от пусконаладоч-
ного регулирования при сдаче однотрубных систем в эксплуатацию
и заменить краны двойной регулировки проходными кранами, пред-
назначенными только для эксплуатационного регулирования.
Однотрубные системы водяного отопления применялись с верти-
кальными стояками и горизонтальными ветвями.
Вертикальные однотрубные системы с верхним расположением
подающих магистралей — с верхней разводкой (рис. 1.1) — получили
— 7 —
Рис I 1 Схемы однотрубных стояков насосных систем водяного отопления с верхним рас-
положением подающих магистралей
/ •— проточный стояк II и III — стояки соответственно с осевыми и смещенными замыкаю-
щими участками IV и V—проточно регулируемые стояки 1— обратная магистраль, 2
отопительные приборы 3 — краны регулирующие проходные 4 — осевой замыкающий уча-
сток 5 — подающая магистраль 6—главный стояк 7 — расширительный бак 8—смещен-
ный замыкающий участок 9 — проточный воздухосборник 10 — обходной участок 11 —
трехходовые регулирующие краны 12 — циркуляционный насос, 13 — теплообменник
РнС I 2 Схемы однотрубных стояков насосных систем водяного отопления с нижним рас-
положением об^их магистралей и П-обраэными стояками
1 —• йроточный стояк, II и Ill — стояки со смещенными замыкающими участками. IV м У —
чроточно регулируемые стояки (обозначения 1—13 см", на рис I I )
8
широкое распространение в начале 50-х годов Они выполнялись сна-
чала с двусторонним (стояки /, //, /И), а потом и с односторонним
присоединением отопительных приборов к стоякам (стояки III и V).
«Обвязки» трубами приборов — приборные узлы — использовались
как проточного (нерегулируемого) типа (стояк /), так и в замыкающими
(стояки II и III) и обходными (стояки IV и V) участками [1, 23].
Замыкающие постоянно проточные участки делались осевыми (сто-
як II) и смещенными (стояк III) со «сжимами», т. е. с уменьшением
площади поперечного сечения против площади сечения основного
участка стояка, и без «сжимов» На подводках к приборам устанавли-
вали регулирующие краны пониженного сопротивления (краны 3 на
рис II) В качестве замыкающего участка иногда использовалась
ближайшая к подводкам секция чугунного радиатора — основного
вида отопительных приборов того времени — и применялся регули-
рующий кран для закрывания межсекционного (между первой и ос-
тальными секциями) отверстия в радиаторе (так называемые в Моск-
ве краны ПОР, в Ленинграде — ДГИ и т. п ) Было доказано, что
«сжимы» замыкающих участков «.несущественно изменяют количество
воды, затекающей в приборы. В большей степени увеличивается рас-
ход воды в приборах при использовании смещенных замыкающих уча-
стков (участки 8) При этом также обеспечивается компенсация удли-
нения труб при нагревании межприборных участков стояков
Обходные участки (участки 10), предназначенные для периодиче-
ского использования при эксплуатационном регулировании теплоот-
дачи приборов, устраивали также осевыми и смещенными и снабжали
трехходовыми (краны 11), а иногда и четырехходовыми регулирующи-
ми кранами (если применялись осевые обходные участки в стояках по
типу стояка IV). Приборные узлы получались проточно-регулируе-
мыми
Вертикальные однотрубные системы с верхней разводкой с прибор-
ными узлами всех трех типов—проточными, с замыкающими участ-
ками и проточно-регулируемыми — применяют в настоящее время в
многоэтажных зданиях, имеющих четыре — девять этажей и более.
Вертикальные однотрубные системы с нижним расположением обе-
их магистралей — с нижней разводкой (рис. 1.2) — стали распростра-
няться с начала 60-х годов в связи с массовым строительством бесчер-
дачных зданий. В так называемых П-образных стояках (состоящих из
восходящей и нисходящей частей) этих систем применялись приборные
узлы всех трех перечисленных выше типов (стойки /, II, IV) При не-
парных Отопительных приборах «холостой» делали восходящую часть
стояков (стояки III и V). В пробках верхних радиаторов или в верх-
них точках стояков с конвекторами устанавливали воздушные краны.
В стояках по типу стояка II (см рис. 1.2) при движении воды
снизу вверх уменьшается затекание врды в приборы, особенно при
увеличенном их сопротивлении Поэтому предпочтение отдавалось
проточно-регулируемым приборным узлам с трехходовыми кранами,
односторонним присоединением приборов к трубам ш смещенными об-
ходными участками (Стояк IV). В таком виДе эти системы применяют
и сейчас в бесчердачных многоэтажных (три—семь этажей и более)
ff —
Рис. 1 3 Схемы однотрубных стояков насосных систем водяного отопления с нижним рас-
положением подающих магистралей, верхней прокладкой обратных и проточным расшири-
тельным баком
/ — проточный стояк С конвекторами КН, II и V — проточно регулируемые стояки с кон-
векторами КА (II) и радиаторами (V), III — проточный стояк с радиаторами, IV— стояк
со смещенными замыкающими участками (обозначения I—13 см на рис. I 1)
Рис I 4 Схемы однотрубных ветвей насосных систем водяного отоплении
f—проточная ветвь для радиаторов на разных этажах; // — проточная бифилярная ветвь;
/// — ветвь с замыкающими участками; / — радиаторы; 2 — воздушная труба; J —воздуш-
ные краны; 4 — подающий стояк, 5 — обратный стояк; б —вентили, 7 — оасшярительный
бак, 8 — конвекторы двухтрубные, 9 — краны регулирующие проходные; /0 — замыкающей
участок; // — обратная магистраль, 12 — циркуляционный насос; 13 — теплообменник
10
зданиях, имеющих технические подполья или подвальные помещения.
В крупнопанельных зданиях используют также П-образные «бифи л яр-
ные» (двухпоточные) стояки, в которых отопительные приборы каждо-
го помещения состоят из двух половин, присоединенных отдельно к
восходящей и нисходящей частям стояка. Бифилярные стояки часто
встраивают (замоноличивают) в крупнопанельные строительные кон-
струкции для получения бетонных отопительных приборов взамен ме-
таллических.
Систему отопления с П-образными стояками можно включать в
действие в процессе монтажа поэтажно (с временными перемычками),
и эту особенность системы используют в зимнее время при выполнении
внутренних отделочных работ в строящемся здании.
Вертикальные однотрубные системы с нижним расположением
подающей и верхней прокладкой обратной магистралей, так называе-
мые системы с «.опрокинутой» циркуляцией воды (рис. 1.3), стали при-
менять с середины 60-х годов в зданиях повышенной этажности (10
этажей и более). Стояки таких систем делают проточными (стояки I
И III) или со смещенными замыкающими (стояк IV) и обходными
(стояки II и V) участками. Встречается двустороннее присоединение
приборов к стоякам, например при установке конвекторов КН (типа
«Комфорт-20») с двумя горизонтально расположенными греющими
трубами (стояк /). Гидравлическое сопротивление стояков специально
увеличивают для обеспечения устойчивого гидравлического режима.
В этих системах иногда применяют проточные расширительные баки
(см рис. 1.3).
Системы с опрокинутой циркуляцией воды способствуют, не в при-
мер системам с верхней разводкой, поддержанию одинакового тепло-
вого режима во всех помещениях по высоте зданий и унификации пло-
щади нагревательной поверхности приборов (когда темп охлаждения
воды в стояках соответствует степени уменьшения теплопотерь одно-
типных помещений по вертикали). В таких системах избегают примене-
ния колончатых стальных и чугунных радиаторов из-за увеличения пло-
щади нагревательной поверхности (до 12—14%, см. табл. VIII.4) при
движении воды в них снизу вверх, а также приборов с высоким гид-*
равлическим сопротивлением при использовании замыкающих участ-
ков в стояках
Для большинства современных вертикальных однотрубных систем
водяного отопления характерно одностороннее присоединение отопи-
тельных приборов к стоякам. Хотя при этом и увеличиваются число
стояков и расход труб, зато появляется возможность уменьшить их
диаметр и унифицировать приборные узлы, что позволяет повысить
производительность труда при массовом обезличенном изготовлении.
Вместе с тем увеличение числа открыто или замоноличенно проклады-
ваемых стояков — своеобразных эффективных отопительных прибо-
ров — заметно сокращает площадь нагревательной поверхности основ-
ных приборов.
Горизонтальные однотрубные системы, встречавшиеся ранее в ос-
новном в одноэтажных зданиях временного типа, в последнее время
детали применять для отопления многоэтажных зданий (рис. 1.4).
11 —
Рис 1.5 Схемы двухтрубных стояков насосных систем водяного отопления с верхней (о) и
с нижней разводкой (б)
1 и 2 — подающие и обратные магистрали 3 и 4 — подающие и обратные стояки, 5 — ото-
пительные приборы, 6 — краны двойной регулировки 7 — главный стояк, 8 — расширитель-
ный бак, 9 — воздушная линия, 10 — воздушные краны 11 — соединительная труба расши-
рительного бака 12—циркуляционный насос, 13—теплообменник
Распространение горизонтальных систем обусловливалось увеличе-
нием длины зданий, внедрением сборных каркасно-панельных кон-
струкций с широким шагом колонн и удлиненными световыми проема-
ми. Отсутствие в таких зданиях простенков и отверстий в перекрытиях
затрудняло размещение традиционных вертикальных стояков. Наличие
ленточных световых проемов предопределяло размещение отопитель-
ных приборов не отдельными группами, а в виде цепочек во избежание
теплового дискомфорта в помещениях. Соединяя последовательно
отопительные приборы увеличенной длины короткими трубными встав-
ками, получали горизонтальные однотрубные ветви (ветвь //).
В горизонтальных однотрубных системах сокращается по сравне-
нию с вертикальными системами протяженность теплопроводов, особен-
но стояков и магистралей. Немногочисленные укрупненные стояки для
горизонтальных однотрубных ветвей можно прокладывать во вспомога-
тельных помещениях здания.
В горизонтальных однотрубных ветвях применяют проточные не-
регулируемые приборные узлы (ветвь / на рис. 1.4) и регулируемые
узлы с замыкающими и обходными участками (ветвь ///). Трубчатые
отопительные приборы (например, конвекторы или ребристые трубы)
соединяют последовательно по бифилярной схеме (ветвь //). Анало-
гично поступают используя бетонные отопительные панели (см.
рис. VIII.4). При этом регулирование теплоподачи в помещения осу-
ществляют воздушными клапанами у приборов или общим (для всех
— 12 —
приборов на одном этаже) регулирующим краном. Подобная схема
применяется с начала 70-х годов.
При использовании в системах отопления зданий высокотемператур-
ной воды применяют удлиненные горизонтальные однотрубные ветви
с циркуляцией постепенно охлаждающейся воды снизу вверх через
приборы на разных этажах (ветвь I на рис. 1.4).
Горизонтальные однотрубные системы пригодны также для отопле-
ния е периодическим обогреванием помещений на разных этажах
(например, в зданиях телефонных станций) или с периодическими зна-
чительными теплопоступлениями в отдельных помещениях, а также
для отопления старинных зданий со сводчатыми перекрытиями.
Двухтрубные системы водяного отопления, как уже отмечено,
применяли в последнее время сравнительно редко. Вертикальные двух-
трубные системы с верхней .разводкой использовали при естественной
циркуляции воды, особенно для отопления отдельных жилых квартир,
а также для отопления железнодорожных вагонов. При насосной цир-
куляции воды их делали преимущественно в малоэтажных зданиях
(два—три этажа) во избежание значительного вертикального разрегу-
лирования. Вертикальные двухтрубные системы с нижней разводкой
применяли чаще, чем системы с верхней разводкой (рис. 1.5). Приме-
нение воздушных линий для централизованного воздухоудаления из
систем при нижней разводке (см. средний стояк на рис. 1.5), являющих-
ся фактически третьей магистралью, предусматривали только в спе-
циально обоснованных случаях. Как правило, устанавливали в верх-
них точках стояков воздушные краны (см. правый стояк на рис. 1.5).
Горизонтальное двухтрубное распределение воды по отопительным
приборам в каждом этаже осуществляли лишь в тех случаях, когда
использование однотрубной схемы было невозможно или нецелесооб-
разно. При этом отопительные приборы укрупняли и искусственно
увеличивали их гидравлическое сопротивление.
Известные эксплуатационные преимущества двухтрубных систем —
возможность независимого изменения мощности и регулирования теп-
лоотдачи отопительных приборов, а также их пригодность для охлаж-
дения помещений в летнее время — вновь привлекают внимание к
ним при проектировании многоэтажных зданий для перспективного
строительства.
1.3. ХАРАКТЕРИСТИКА СИСТЕМ ВОЗДУШНОГО ОТОПЛЕНИЯ
Системы воздушного отопления зданий в последнее время непре-
рывно развивались. Это относится прежде всего к местному воз-
душному отоплению, которое применяют при отсутствии центральных
систем приточной вентиляции. В производственных зданиях преду-
сматривалось воздушное отопление с использованием крупных ка-
лориферно-вентиляторных агрегатов для подачи нагретого воздуха
сосредоточенными струями со значительной скоростью движения. В
гражданских зданиях внедряли рециркуляционные воздухонагревате-
ли с естественным движением нагретого воздуха для отопления в
первую очередь лестничных клеток многоэтажных зданий, а также от-
— 13 —
дельных крупных помещений, предназначенных для кратковременно-
го пребывания людей.
Центральное воздушное отопление, совмещенное с приточной
вентиляцией, утвердившееся в производственных зданиях, проверя-
лось в гражданских зданиях, предназначенных для длительного пре-
бывания людей (жилые дома, гостиницы, пансионаты и другие здания).
Нагретый воздух подавали в помещения струями, настилающимися на
поверхности ограждений. Эксперименты в этом направлении в жилых
домах не получили развития вследствие недостатков, допущенных в
процессе монтажа и эксплуатации систем.
Системами центрального воздушного отопления оборудованы мно-
гочисленные здания школ в Москве Продолжительная эксплуатация
подтвердила целесообразность применения таких систем для быстро-
го нагревания помещений до начала работы и поддержания условий
теплового комфорта в рабочее время. При введении прерывистого обо-
гревания учебных помещений сократились теплозатраты на отопление
зданий.
1.4. ХАРАКТЕРИСТИКА ТЕПЛОНОСИТЕЛЕЙ — ВОДЫ И ВОЗДУХА
Теплоносители, применяемые в системах водяного и воздушного
отопления, распространены в природе и имеют низкую стоимость.
Специальная подготовка их для систем отопления заключается лишь
в выделении растворенного воздуха из водопроводной воды и в отделе-
нии пыли от атмосферного воздуха. Вода и воздух как теплоносители
используются в системах отопления многократно и без загрязнения
окружающей здания среды. Это одно из преимуществ систем водяного
и воздушного отопления, снабжаемых тепловой энергией от ТЭЦ
Физические свойства теплоносителей влияют на конструктивные
И функциональные особенности той или иной системы отопления. Сис-
темы отопления с использованием теплоносителей воды и воздуха имеют
много общего, так как они основаны на передаче теплоты в помещения
вследствие охлаждения теплоносителя и могут действовать под влия-
нием силы гравитации. Однако каждый теплоноситель обладает специ-
фическими свойствами.
Вода как теплоноситель представляет собой практически несжи-
маемую вязкую среду со значительной плотностью и теплоемкостью.
Вода изменяет плотность, объем и вязкость в зависимости от темпера-
туры и температуру кипения в зависимости от давления, способна
абсорбировать и выделять газы при изменении температуры и давле-
ния
Воздух как теплоноситель является легкоподвижной средой со
сравнительно малыми плотностью и теплоемкостью, изменяющей плот-
ность и объем в зависимости от температуры.
Указанные свойства теплоносителей относятся к обычным усло-
виям водяного отопления с предельными температурой 150** С и дав-
лением 1 МПа (10 кгс/см®) и воздушного отопления с предельной темпе-
ратурой 70° С при давлении, близком к атмосферному.
Масса металла, расходуемого в системах отопления на теплообмен-
14 —»
ники, отопительные приборы и теп-
лопроводы, зависит от вида исполь-
зуемого теплоносителя. На кало-
риферы — теплообменники мест-
ных и центральных систем воз-
душного отопления — расходуется
меньше металла, чем на отопитель-
ные приборы и теплообменники во-
дяных систем. В этом огношении
местные системы воздушного отоп-
ления, несмотря на необходимость
подводки к ним теплопроводов,
имеют несомненное преимущество.
Однако в центральных системах
воздушного отопления возрастают
затраты металла на воздуховоды.
Для оценки расхода металла на
теплопроводы примем, что темпе-
ратура воды при действии отопле-
ния понижается от 150 до 70° С,
Таблица 1.1. Сравнение
параметров теплоносителей
воды и воздуха в системах
центрального отопления
Параметр	Теплоноситель	
	вода	воздух
Разность температу- ры, °C	80	55
Плотность минималь- ная, кг/м3	917	1,03
Удельная теплоем- кость, кДж/(кг К) Теплота для отопле- ния в объеме 1 м3, кДж	4,31	1,0
	316 370	56,6
Скорость движения, м/с	1,5	12,0
Относительная пло- щадь	поперечного сечения теплопровода	1	700
воздуха — от 70 до 15° С. Результаты расчетов сведены в табл. 1.1.
В табл. 1.1 можно отметить значительные различия в плотности
и теплоемкости теплоносителей, вследствие чего площадь поперечно-
го сечения воздуховодов для подачи в отапливаемые помещения рав-
ного количества теплоты получается в сотни раз больше площади се-
чения водоводов. Даже при использовании для отопления низкотемпе-
ратурной воды (95° С) площадь поперечного сечения воздуховодов
должна быть примерно в 200 раз больше площади сечения труб. Сле-
довательно, расход металла на воздуховоды, выполненные из тонко-
листовой стали, в несколько раз превысит расход металла на трубы в
системах водяного отопления.
Оба теплоносителя отличаются также санитарно-гигиеническими
показателями, обусловленными их температурой и теплоемкостью. Во
время эксплуатации систем отопления температура теплоносителя
воздуха всегда ниже температуры воды. При воздушном отоплении
также можно быстро изменить температуру, а следовательно, и коли-
чество подаваемой теплоты, ускоренно влияя на температуру помеще-
ний или поддерживая ее с заданной точностью. При теплоносителе
воде изменение теплопередачи в помещения происходит постепенно в
зависимости от тепловой инерции системы, массивности и вместимости
приборов. Поэтому температура помещения изменяется замедленно
или поддерживается с колебанием до 2° С даже при индивидуальном
автоматическом регулировании теплопередачи приборов
Теплоноситель воздух при его циркуляции в системе отопления
может очищаться от пыли, что улучшает санитарно-гигиеническое со-
стояние отапливаемых помещений. Воздушная среда помещений в ус-
ловиях водяного отопления загрязняется продуктами разложения ор-
ганической пыли, происходящего при температуре поверхности при-
боров, превышающей 65° С.
— 15 —
Рассмотрение свойств двух теплоносителей позволяет установить,
что использование для отопления воды способствует сокращению пло-
щади поперечного сечения теплопроводов и поэтому уменьшению бес-
полезной потери теплоты через стенки транзитных труб, создает усло-
вия для бесшумной, безотказной и долговечной эксплуатации систем.
С другой стороны, при отоплении водой ухудшается санитарно-ги-
гиеническое состояние помещений, повышается гидростатическое дав-
ление в системах и расходуется много металла на приборы.
Использование для отопления воздуха обеспечивает пожарную без-
опасность и улучшает санитарно-гигиеническое состояние помещений,
причем имеется возможность вообще устранить отопительные приборы
из помещений и вентилировать их увлажненным наружным воздухом.
Вместе с тем в центральных системах воздушного отопления увеличи-
ваются затраты металла на воздуховоды и расход теплоизоляционных
материалов, возрастает бесполезная потеря теплоты через стенки тран-
зитных воздуховодов и значительно снижается температура горячего
воздуха по их длине.
Указанные достоинства и недостатки теплоносителей и особенно-
сти систем учитывают при проектировании системы отопления. Сов-
местное использование этих теплоносителей способствует улучшению
теплового и воздушного режима при экономии затрачиваемых металла
и теплоты на обогревание помещений.
М. ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СИСТЕМ ОТОПЛЕНИЯ
Под проектированием системы отопления понимают процесс раз-
работки технической документации , определяющей тепловую мощность
и вид теплоносителя, конструкцию системы и теплового пункта, диа-
метры теплопроводов, размеры и марки приборов и оборудования, рас-
четные и эксплуатационные показатели. Процесс проектирования в
полном объеме включает три стадии последовательных
операций по выбору, конструированию и расчету: технико-эко-
номическое обоснование, технический проект, рабочие чертежи. В от-
дельных случаях, особенно при повторном использовании имеющегося
проекта или применении типового проекта, эти стадии проектирования
объединяют. Проект отопления входит в раздел «Отопление и вентиля-
ция» общего проекта здания.
Исходными данными для проектирования конкретной системы
отопления служат: назначение, планировка и строительные конструк-
ции, т. е. архитектурно-строительная часть здания, технологический
проект и режим эксплуатации основных помещений; климатология
местности и положение здания на участке строительства; источник теп-
лоснабжения. Климатические показатели в районе строительства
здания устанавливают по главе СНиП «Строительная климатология и
геофизика». Расчетную температуру наружного воздуха принимают по
главе СНиП «Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха».
На стадии технико-экономического обоснования (ТЭО) определяют
ориентировочную тепловую мощность системы отопления, намеча-
ют вид и параметры теплоносителя, режим действия и принципы управ-
- 16 —
ления системой, виды оборудования и отопительных приборов, связь
с системой вентиляции и другими системами инженерного оборудова-
ния и конструктивным решением здания и особые условия строитель-
ства (сейсмичность, мерзлота, очередность сооружения и т. п.).
На стадии технического проекта (ТП> устанавливают действитель-
ную тепловую мощность, выбирают схему системы отопления с делением
на зоны и части и решением принципов управления, размещают тепло-
вой пункт и основные элементы системы, выполняют теплогидравличе-
ские расчеты, составляют расчетно-пояснительную записку со специфи-
кацией материалов, приборов и оборудования, т. е. проводят основные
расчетно-графические работы. Законченный ТП состоит из поэтажных
планов, схем (часто выполненных только на ватмане) и расчетно-пояс-
нительной записки.
На планах подвального и чердачного (технических) помещений пока-
зывают основное оборудование с технической характеристикой, мест-
ные и транзитные магистрали с указанием диаметра и уклона труб,
стояки с порядковыми номерами, наружные теплопроводы и тепловые
пункты, запорную и спускную арматуру, компенсаторы и неподвижные
опоры, участки с тепловой изоляцией. Добавляют также отопительные
приборы, если необходимо поддерживать в помещениях* определенную
температуру, а теплоотдачи труб для этого недостаточно.
На поэтажные планы наносят: стояки с номерами; отопительные
приборы с указанием марки, числа и длины элементов; отопительные
агрегаты с технической характеристикой; транзитные и соединитель-
ные трубы, подводки к приборам и агрегатам.
Схемы магистралей и тепловых пунктов вычерчивают в аксономет-
рической проекции, причем стояки часто изображают отдельно от ма-
гистралей в виде разверток по стенам здания (при взгляде на них со
стороны помещений) или приводят только стояки неповторяющихся
конструкций.
На схемах показывают оборудование, коллекторы с контрольно-
измерительными приборами, трубы с запорно-регулирующей армату-
рой, отопительные приборы и калориферы отопительных агрегатов,
воздухосборники и воздухоотводчики, воздушные и спускные краны,
грязевики, компенсаторы и неподвижные опоры. На схемы наносят:
уклон труб; номера стояков; тепловую нагрузку и диаметр участков
магистралей, стояков и ветвей; расход воды и потерю давления в стоя-
ках и ветвях; тепловую нагрузку и расчетную площадь приборов и ка-
лориферов. Указывают техническую характеристику приборов, арма-
туры, оборудования и системы в целом.
Расчетно-пояснительная записка включает обычно четыре раздела
под названиями общая часть, тепловой пункт, система отопления,
спецификации. В общей части кратко описывают назначение, техноло-
гию и конструкцию здания, климатические показатели местности, теп-
ловлажностные условия в основных помещениях, запроектированные
тепловой пункт и систему отопления.
В следующие два раздела помещают основные расчетные материа-
лы с обоснованием выбора конструктивных элементов, описанием осо-
бенностей системы и оборудования теплового пункта, ссылками на
— 17
нормативную и каталожно-справочную литературу. Спецификации со-
ставляют из перечней технических характеристик и количества необ-
ходимых материалов, арматуры, приборов и оборудования со ссылка-
ми на ГОСТы и технические условия.
На стадии рабочих чертежей (РЧ) разрабатывают узлы и детали
теплового пункта, магистралей, стояков, ветвей и подводок, приборов
и агрегатов. Выполняют, если это необходимо, уточняющие расчеты,
составляют технические условия на изготовление нестандартного обо-
рудования, указания по эксплуатации системы. Заполняют заглавный
лист проекта, внося в него состав и основные положения проекта, при-
мечания, ссылки на СНиП и ТУ, перечень входящих в проект типовых
чертежей и нормалей элементов и установок, указания по производству
монтажных работ. Проектирование системы отопления здания сос-
тоит из четырех основных этапов работы, выполняе-
мой с различной глубиной и степенью легализации на отдельных ста-
диях проектирования: расчет тепловой мощности, выбор, конструиро-
вание и теплогидравлический расчет системы
Расчет тепловой мощности системы отопления начинают с выбора
расчетных значений температуры и влажности воздуха в основных
помещениях в различное время суток и недели. На основании тепло-
технических расчетов наружных ограждений определяют потери теп-
лоты через наружные ограждения и на нагревание инфильтрующегося
воздуха и поступающих снаружи материалов. После расчета поступле-
ния теплоты от людей, технологического оборудования, нагретых мате-
риалов, электрических приборов и освещения выявляют тепловой де-
баланс в основных помещениях и тепловые нагрузки приборов, ветвей,
стояков и системы отопления в течение расчетного часа рабочего и нера-
бочего времени. В необходимых случаях проверяют выполнение усло-
вий теплового комфорта в помещениях.
Тепловые нагрузки, определяющие мощность отопительных уста-
новок, могут в зависимости от режима использования помещений зна-
чительно превышать среднюю потребность в теплоте в течение суток.
В таких случаях составляют суточный и недельный графики исполь-
зования тепловой мощности системы.
Выбор системы отопления включает определение вида и параметров
теплоносителя, вида и типов арматуры, приборов и оборудования, ви-
да разводки и местоположения теплопроводов, особенностей схемы
системы, режима ее действия и принципов управления.
Систему отопления выбирают в соответствии с планировочными,
конструктивными и технологическими особенностями здания с учетом
требований и рекомендаций официальных нормативных документов,
ведомственных указаний и конструктивно-эксплуатационных ограни-
чений. В ответственных случаях определяют экономическую эффек-
тивность выбранной системы.
Конструирование системы отопления начинают с размещения
теплового пункта, теплопроводов (труб и каналов), отопительных при-
боров и оборудования в здании. Разделяют систему на зоны и части по-
стоянного и периодического действия с учетом отдельного отключения
и регулирования.
— 18 —
При размещении отопительных приборов исходят прежде всего из
требования обеспечить тепловой комфорт в помещениях. При размеще-
нии труб определяют направление и величину уклона, предусматри-
вают возможность компенсации удлинения, выбирают тепловую изо-
ляцию, принимают решения по организации движения, сбора и уда-
ления воздуха, спуску и наполнению водой, выбору и расположению
арматуры.
Составляют схемы труб, каналов и оборудования теплового пунк-
та и системы отопления. Разрабатывают узлы установки теплообмен-
ников, приборов, агрегатов, насосов, баков и прочего оборудования;
детали прокладки, подвески и крепления труб и воздуховодов, разме-
щения регулирующей арматуры и воздуховыпускных устройств.
Теплогидравлический расчет системы отопления включает тепловой
расчет оборудования и приборов (определение температуры и площади
нагревательной поверхности) и гидравлический расчет теплообменни-
ков, теплопроводов и приборов (определение диаметра, давления и
расхода).
Тепловой и гидравлический (или аэродинамический) расчеты вза-
имно связаны и требуется многократное их повторение для выявления
действительно необходимых параметров теплоносителя, размеров теп-
лопроводов и оборудования. Поэтому желательно проводить расчет
систем с использованием ЭВМ.
При ручном счете расчет повторяют 1—2 раза, предварительно
задаваясь размерами греющих элементов и теплопроводов. В этом слу-
чае гидравлический расчет выполняют перед тепловым с тем, чтобы
учесть в тепловом расчете действительные теплопоступления от тепло-
проводов в помещения и попутное понижение температуры теплоноси-
теля.
Глава II. ТЕПЛОВОЙ РЕЖИМ ЗДАНИЯ
11.1.	МИКРОКЛИМАТ ПОМЕЩЕНИЙ
В каждом обогреваемом здании необходимо создавать и поддер-
живать тепловой режим в зависимости от его функционального зна-
чения и предъявляемых санитарно-гигиенических требований. Тепло-
вой режим здания, выражающий общее его тепловое состояние в тече-
ние отопительного сезона, при постоянном пребывании людей в поме-
щениях должен быть достаточно равномерным. Тепловой режим может
иметь суточные, недельные и другие циклы изменения при периодиче-
ской деятельности людей в зависимости от условий использования зда-
ния.
Тепловой режим здания определяется тепловыми условиями в
помещениях, которые создаются при теплообмене между поверхностя-
ми нагретых и охлажденных ограждений, материалов, приборов и
оборудования, масс нагретого и холодного воздуха. В теплообмене
участвуют находящиеся в помещении люди.
Как известно, в организме человека непрерывно вырабатывается
19 —
и передается окружающей среде теплота, причем организм стремится
сохранить постоянную температуру тела. Количество вырабатываемой
теплоты различно и зависит от индивидуальных особенностей, возра-
ста, одежды, состояния и интенсивности работы человека В спокойном
состоянии организм взрослого человека отдает окружающей среде
около 120 Дж/с (100 ккал/ч) при нормальных влажности и подвиж-
ности воздуха в помещении (рис II. 1), при тяжелой работе теплопро-
дукция человека возрастает до 500 Дж/с и более.
Интенсивность отдачи теплоты с поверхносги тела человека зависит
от температуры воздуха, влияющей на конвективный теплообмен, и от
температуры, размеров и расположения охлажденных и нагретых по-
верхностей, определяющих радиационный теплообмен. Оказывают
влияние также скорость движения и влажность воздуха. Сочетания
температуры, влажности и скорости движения воздуха, а также тем-
пературы окружающих поверхностей, действующие на организм чело-
века, определяют климат внутренней среды — Микроклимат помещений
В помещениях при обычных условиях и температуре воздуха 20° С
теплоотдача конвекцией относится к теплоотдаче излучением прибли-
зительно как 3 : 5 (см. рис. II. 1). Более благоприятно для теплового
состояния человека’обратное соотношение указанных величин, что на-
блюдается на открытом воздухе, где преобладает теплоотдача конвек-
цией (среднее значение 54%) по сравнению с теплоотдачей излучением
(26%). Следовательно, при выборе тепловых условий в помещениях не-
обходимо отдавать предпочтение таким, которые способствуют конвек-
тивному теплообмену с окружающей средой в ущерб радиационному.
Организм человека имеет систему терморегуляции, которая позво-
ляет приспосабливаться к изменению тепловых условий. Однако эта
способность организма ограничена небольшим интервалом темпера-
туры. При низкой или высокой температуре окружающей среды нор-
мальное тепловое состояние человека нарушается — организм переох-
лаждается или перегревается. Тепловые условия, в которых при этом
находится человек, не обеспечивающие теплового комфорта, называют-
ся дискомфортными.
Комфортными микроклиматическими условиями считают сочетания
параметров микроклимата, которые при длительном и систематиче-
ском воздействии на человека обеспечивают сохранение нормального
функционального и теплового состояния организма без напряжения
реакций терморегуляции. Такие условия вызывают ощущение тепло-
вого комфорта и создают предпойяЛкй ддя высокого уровня работоспо-
собности. Близкие к комфортным микроклиматические условия на-
зывают допустимыми.
Допустимыми являются сочетания параметров микроклимата,
которые при длительном систематическом воздействии на человека мо-
гут вызывать преходящие и быстро нормализующиеся изменения функ-
ционального и теплового состояния организма и напряжение реакций
терморегуляции, не выходящие за пределы физиологических приспосо-
бительных возможностей. При этом состояние здоровья не нарушается,
но могут наблюдаться дискомфортные теплоощущения, вызывающие
ухудшение самочувствия и понижение работоспособности.
— 20 —
Рис. II 1 Изменение теплоотдачи человека,
находящегося в помещений В1 'спокойном со-
стоянии, конвекцией (/), излучением (2), при
испарении влаги (ЗУ
Рис. П 2 Области тепловых условий для
человека, выполняющего легкую работу з
обогреваемом помещении
1 —- зона теплового комфорта, 2 — зона
переохлаждения, 3 — зона перегревания
Комфортные и допустимые микроклиматические условия в помеще-
ниях предопределяются категориями работ, т. е. разграничением фи-
зических работ на основе общих энергозатрат организма человека.
Физические работы делят на легкие, средней тяжести и тяжелые,
К легким (категория I) относят работы, выполняемые сидя, стоя
или связанные с ходьбой, но не требующие систематического физиче-
ского напряжения или поднятия и переноски тяжестей. Энергозатраты
при легких физических работах не превышают 174 Дж/с (150 ккал/ч).
Работы средней тяжести (категория II) охватывают виды деятель-
ности, связанные с постоянной ходьбой, выполняемые стоя или сидя,
но не требующие перемещения тяжестей (категория На) или требующие
переноски небольших (до 10 кг) тяжестей (категория Пб). Расход
энергии составляет: при работах, отнесенных к категории Па, — от
174 до 233 Дж/с (150—200 ккал/ч), к категории Пб — от 233 до
291 Дж/с (200—250 ккал/ч).
Тяжелыми (категория III) считают работы, связанные с система-
тическим физическим напряжением, в частности с постоянными пере-
движениями и переноской значительных (свыше 10 кг) тяжестей. Энер-
гозатраты при этом превышают 291 Дж/с {250 ккал/ч).
В холодный период года, характеризуемый средне-
суточной температурой наружного воздуха ниже 10° С, микроклима-
тические условия в помещениях устанавливают в зависимости от на-
значения зданий и категории работ, выполняемых людьми (табл. II. 1).
Эти условия относят к рабочей (обслуживаемой в гражданских зданиях)
зоне, т. е. к пространству высотой до 2 м над уровнем пола или площад-
ки, на которых находятся места постоянного или временного пребыва-
ния работающих.
“Комфортные для человека микроклиматические условия опреде-
ляются прежде всего температурой воздуха /в и средней температурой
поверхностей, обращенных'в помещение, тср, причем >
— 21 —
Таблица 11,1. Микроклиматические условия в рабочей (обслуживаемой)
зоне помещений — комфортные (в числителе) и допустимые (в знаменателе)
по ГОСТ 12.1.005—76 и СНиП 11-33-75*
Характеристика помещений и категория работ	Температура воздуха /в, °C	Относитель- ная влаж- ность воздуха фв. %	Скорость движения воздуха ив, м/с не более
Вспомогательные помещения в произ- водственных зданиях, помещения в жи-	20—22 18*—22	45—30 <65	0,1—0,15 0,3
лых и общественных зданиях и во вспо- могательных зданиях предприятий Работа в производственных помещени- ях	20—23	60—40	02
легкая (I)	19—25	<75	0,2
средней тяжести’	18—20	60—40	0,2
Па	17—23	<75	0,3
Пб	17—19 15—21	60—40 <75	0,3 0,4
тяжелая (III)	16—18 13—19	60—40 <75	0,3 0,5
4 В помещениях общественных зданий с кратковременным пребыванием людей в улич-
ном одежде допускается принимать температуру воздуха 16° С
(П I)
Тср "" ZFt
где Fi и ti —площадь и температура внутренней поверхности каждой из ограж-
дающих конструкций в помещении.
При одной и той же температуре воздуха (например, 20° С) тепловые
ощущения человека в зависимости от средней температуры поверхно-
сти ограждений помещения могут быть различными Эти ощущения
могут охарактеризоваться оценками «холодно» при пониженной
тср (если, например, тср ниже 16° С при tB =± 20° С), «нормально»
(если тср = 16—25° С при той же температуре воздуха) и «жарко»
при повышенной тср (выше 25° С в приведенном примере).
Повышая температуру воздуха tB в помещении с пониженной тем-
пературой тср, можно добиться нормализации теплоощущений челове-
ка. В строительных нормах это положение выражено требованием по-
вышать на 2° С расчетную температуру воздуха в угловых помещениях
(имеющих две наружные стены и более) жилых зданий или вводить
5%-ную добавку к основным теплопотерям через наружные стены,
двери и окна угловых помещений общественных зданий и вспомога-
тельных помещений и зданий предприятий. Напротив, при повышен-
ной температуре тср (например, при панельно-лучистом отоплении)
температура /в должна быть понижена.
На рис. П.2 показаны зона ^ комфортных сочетаний tB и тср, а так*
же зоны переохлаждения 2 и перегревания 3 для человека, выполняю-
22 —
щего легкую работу яри умеренной подвижности воздуха и его отно-
сительной влажности 55%. На рисунке можно выделить область
конвективного отопления (слева вверху над пунктирной линией),
отличительной характеристикой которого является превышение тем-
пературы воздуха в помещении средней температуры поверхностей
(/в > тср), и область лучистого отопления (справа внизу), когда сред-
няя температура поверхностей выше температуры воздуха (тср > /в).
Зона 1 относительно узка при конвективном отоплении и широка при
лучистом. Более благоприятно для самочувствия людей, как уже от-
мечалось, комфортное сочетание tB и тер при лучистом отоплении (на-
пример, при температурах в точке Б на рис. II.2, когда при тор =
= 25° С температура воздуха понижена до 15° С).
Осевая линия в пределах зоны теплового комфорта (см. рис. II.2)
показывает наиболее благоприятные сочетания tB и тср. Видно, что
для соблюдения условий комфорта понижение (повышение) темпера-
туры воздуха должно сопровождаться повышением (понижением) тем-
пературы поверхности ограждений помещения. Следовательно, темпе-
ратурные условия в помещении можно характеризовать одной тем-
пературой помещения tn, понимая под ней такую одинаковую темпе-
ратуру воздуха и поверхностей (например, в точке А йа рис. II.2),
при которой теплообмен человека будет таким же, как и при данных
неравных температурах воздуха и поверхностей.
При расчетах теплообмена используют радиационную температуру
помещения fa — усредненную температуру поверхностей, обращенных
в помещение, вычисленную относительно той поверхности, на которой
рассчитывают лучистый теплообмен. Так как долю участия в лучистом
теплообмене поверхности 1 совместно с каждой из окружающих ее по-
верхностей выражают угловые коэффициенты облученности <pi-f, то
радиационную температуру помещения для поверхности 1 определяют
как средневзвешенную по коэффициентам облученности:
Для одной нагретой поверхности 1 в помещении (например, одной
отопительной панели) сумма коэффициентов облученности = 1.
Тогда
fa I =2<Pj_it}	(II.3)
Температуру помещения /п, исходя из понятия о радиационной
температуре, определяют по уравнению
tn =0,46^4-0,54^	(II. 4)
или приблизительно
tn =0,5 (1В4~^д),	(П.5)
где fa — радиационная температура, вычисленная относительно человека, на-
ходящегося в середине помещения, по формуле (11.3):
fa	<Рч— I,	(II. За)
— 23 -
причем <p4_i — коэффициенты облученности с поверхности тела человека (ин-
декс «ч») в сторону окружающих его t-тых поверхностей, имеющих температу-
ру /ь
Благоприятность тепловых условий в помещении устанавливают по
температурной обстановке, которая считается комфортной при со-
блюдении двух условий, предложенных проф. В. Н. Богословским [41.
Первое условие температурной комфортности в помещении опреде-
ляет сочетания температуры его поверхностей и температуры воздуха,
при которых человек, находясь в середине помещения, не испытывает
чувства перегревания или переохлаждения.
" Комфортную температурную обстановку выражает осредненияя
температура помещения fa. При практических расчетах в условиях
конвективного отопления за температуру помещения /п принимают
значения температуры воздуха /в, приведенные в СНиП и ГОСТе
(см. табл. II. 1).
Выполнение первого условия комфортности проверяют, используя
зависимость между температурами /в и fa, °C, установленную для
большинства помещений жилых и общественных зданий в холодный пе-
риод года:
/Л = 1,57/п—0,57/в±1,5.	(Пб)
Для выполнения первого условия комфортности необходимо, что-
бы значение радиационной температуры fa, найденное по формуле
(II За), находилось в допустимых пределах, определяемых формулой
(П.6).
Пример ПЛ. Требуется проверить выполнение первого условия температур-
ной комфортности в помещении шириной 5,625 м, расположенном на среднем эта-
же Гражданского здания Наружная стена размером 6,4X3,9 м и два окна в ней
размером 2 X 2,5 м (общая площадь 10 м2) имеют коэффициенты теплопередачи
соответственно 1,05 и 2,68 Вт/(м2-К) [0,90 и 2,30 ккал/(ч-м2-° С)]. Помещение
обогревается потолочной отопительной панелью размером 4,2 X 5 м. Расчетная
температура: наружного воздуха — 26° С, помещения (по СНиП) 20° С,
отопительной панели + 32° С
Температуру воздуха при лучистом отоплении принимаем на Г С ниже нор-
мативной температуры для помещения tB — 20 — 1 = 19° С (см. пояснения
винтер
Определим допустимые значения радиационной температуры в помещении
по формуле (IL6):
tR = 1,57-20 — 0,57.19 ± 1,5;
^=20,6 ±1,5, т.е. 22,1°C>/R> 19.1°С.
Находим по графикам, приведенным в специальной литературе*, козффи?
циенты облученности с головы человека, стоящего по середине помещения,
на поверхности отопительной панели —Фч-п — 0,152 и наружной стены —>
<рч_н = 0,154 Тогда суммарный коэффициент облученности на поверхности вну-
тренних ограждений будет равен:
* Богословский В. Н. Строительная теплофизика. М.: Высшая школа,
1982.
— 24 —
фч-в-= 1 —(0,152+0,154) =0,694.
Вычислим температуру внутренней поверхности наружных ограждений по
формуле (11.21):
наружной стены
1,05
тн.с = Г9—— [19—(—26)] = 13,1° С;
о, /
. окон
2,68
*<*=*19——- [19—(—26)] =5,2° С.
О, /
Определим средневзвешенную температуру внутренней поверхности наруж-
ных ограждений при площадях наружной стены (6,4*3,9) — 10 = 15 ма и окон
10 М2:
Находим радиационную температуру помещения по формуле (И За), при-
нимая температуру поверхности внутренних ограждений равной температуре
воздуха:
^ = 32-0,1524-9,9-0,154 4-19-0,694 = 19,6° С.
Таким образом, первое условие температурной комфортности в
рассматриваемом помещении выполняется, так как полученная ра-
диационная температура (19,6° С) находится в пределах допустимых
значений
Второе условие температурной комфортности в помещении опре-
деляет температуру нагретой или охлажденной поверхности, допусти-
мую для человека, находящегося непосредственно около этой поверх-
ности, и связано с интенсивностью лучистого теплообмена человека.
Температура поверхности потолка и стен (в зоне выше 1 м от уров-
ня пола) должна быть ограничена во избежание недопустимого радиа-
ционного воздействия на голову человека. Температура нагретой по-
верхности, ° С, принимая минимально необходимую теплоотдачу чело-
века излучением 11,6 Дж/(с«м2), должна быть не выше
тннг<19,24-8,7/<рч_.п.	(П-7)
Температура охлажденной поверхности, ° С, при максимальной
теплоотдаче человека излучением 70 Дж/(с*м2), должна быть не ниже
Тохл.п 23 5/<рч_п,	(П-8)
где <рч_п— коэффициент облученности с поверхности головы человека в сторону
взгретой или охлажденной поверхности (расчетное расстояние до стен 1 м).
Минимально допустимая температура охлажденной поверхности
окон может быть найдена, если предельно допустимую теплоотдачу
человека излучением принять равной 93 Дж/(с-м2):
тохл.ок^14 — 4,4/<рч_ок.	(II 9)
Области допустимых температур поверхности массивных огражде-
ний и окон в помещениях в холодный период года, ограниченные пре-
дельными температурами на нагретых {по формуле (II.7)] и охлажден-
ных [по формулам (П.8) и (11.9)1 поверхностях, показаны на рис. IL3.
- 25 -
Пример П.2. Требуется прове-
рить выполнение второго условия
температурной комфортности в по-
мещении по условиям примера ILL
По графику, приведенному в
специальной литературе (см. ссылку
в примере II. 1), определим коэффи-
циент облученности с головы чело-
века, стоящего под центром пото-
лочной отопительной панели, на
поверхность этой панели — <рч_п==
= 0,59.
Тогда предельно допустимая тем-
пература поверхности отопительной
панели по формуле (11.7) составит
Тпап = 19.2 + -^ = 33,9ОС>32°С.
0,59
Проверка показывает, что
второе условие температурной
комфортности в рассматривае-
мом помещении также выпол-
няется, так как заданная тем-
Рис. 11.3. Области допустимой температуры
поверхности массивных наружных ограждений
(/) и окон (//) в помещениях в холодный
период года
1, 2, 3 — кривые предельно допустимой темпе-
ратуры соответственно нагретой и охлажден-
ных поверхностей массивных ограждении
и окон
пература поверхности отопительной панели (32° С) ниже предельно
допустимой (33,9° С).
На самочувствии человека отражаются также тепловые условия,
в которых находятся его ноги. Ноги могут перегреваться или переох-
лаждаться при соприкосновении с поверхностью нагретого или хо-
лодного пола. В СНиП установлено, что температура поверхности хо-
лодного пола может быть ниже температуры воздуха помещений на
2—2,5° С (в производственных зданиях это требование относится к
участкам с постоянными рабочими местами, если там не выполняются
тяжелые работы; в общественных — к помещениям, эксплуатация ко-
торых связана с постоянным пребыванием в них людей). Температура
поверхности нагретого пола в помещениях, предназначенных для по-
стоянного пребывания людей, не должна превышать 24—26° С.
Таким образом, необходимый микроклимат помещений в холодное
время года можно обеспечить, если прежде всего поддерживать опре-
деленные температуру воздуха, температуру внутренней поверхности
наружных ограждений и температуру поверхности отопительных уста-
новок.
11.2.	НАРУЖНЫЕ КЛИМАТИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ
Метеорологическими факторами, определяющими условия отопле-
ния зданий, считают температуру наружного воздуха /н и скорость вет-
ра ин. Температура наружного воздуха в течение отопительного сезо-
на непрерывно изменяется. При этом изменяется разность внутренней
tB и наружной /н температуры — температурный напор, достигая
наибольшего значения в самый холодный период (/в — /н.р на
рис. IL4). В этот период зимы, называемый расчетным, температура
внутренней поверхности наружных ограждений тв самая низкая, атеп-
— 26 —
•лопотери через наружные ограждения Qorp — наибольшие. Тепловые
условия в помещениях можно нормализовать, если ограничить пониже
ние температуры тв. Для этого наружные ограждения должны быть
выполнены с достаточной тепловой защитой от воздействия наружных
метеорологических факторов.
Расчетная температура /н.р для определения мощности отопитель-
ных установок в зданиях любого назначения приведена в СНиП (па-
раметр Б) на несколько более высоком уровне, чем абсолютно мини-
мальная температура, наблюдавшаяся в данной местности (параметр
В). Поэтому при сильных морозах неизбежны отклонения внутренних
условий от расчетных. Этими отклонениями характеризуется степень
обеспеченности поддержания заданных внутренних условий.
Вряд ли правильно устанавливать одинаковую степень обеспечен-
ности расчетных условий, как это делается в настоящее время во всех
без исключения зданиях. В лечебных зданиях и детских учреждениях,
— 27 —
в цехах со строгими технологи-
ческими требованиями необхо-
дима более высокая степень
обеспеченности расчетных усло-
вий. В зданиях с кратковремен-
ным пребыванием людей сте-
пень обеспеченности может быть
более низкой.
Об обеспеченности заданных
внутренних условий судят по
обеспеченности расчетных пара-
метров наружных метеорологи-
ческих условий, которую мож-
но характеризовать коэффици-
ентом обеспеченности. Коэффи-
циент обеспеченности выражает
общее число случаев, когда в
помещениях поддерживаются
расчетные условия. Если, на-
пример, коэффициент обеспе-
ченности 0,7, то это означает,
что расчетные условия обеспечи-
ваются в течение семи зим из
десяти и только во время трех
зим в периоды сильных морозов
возможны отклонения условий в
Рис II 6 Расчетные профили скорости ветра
(в 7 ч утра зимой) в городах (сплошные ли-
нии) и пригородах (пунктирные линии), рас-
положенных между 50 и 60° с ш европейской
части СССР
помещениях от расчетных. Под случаями при этом понимают параметры
срочных метеорологических наблюдений, осредненные обычно за сут-
ки. Поэтому коэффициент обеспеченности показывает не только
число случаев, но и продолжительность возможных отклонений При
высокой степени обеспеченности расчетных условий коэффициент обес-
печенности должен доходить до 0,9, при низкой степени обеспеченно-
сти — понижаться до 0,5.
Низкая температура наружного воздуха наблюдается сравнитель-
но редко и короткое время. Более высокая температура повторяется
чаще и держится значительно дольше.'На рис. II 5 приведен график
изменения суммарной продолжительности стояния среднесуточной
температуры воздуха в Москве. Как видим, наиболее долго (более
1000 ч в 5-градусном интервале) держится температура, близкая к сред-
ней температуре отопительного сезона (/н ср — — 3,2° С); низкая тем-
пература (ниже — 25° С) наблюдается непродолжительное время, ис*
числяемое десятками часов и даже несколькими часами. Эта зависим
мость характерна для местностей в европейской части СССР. На
рис. II 5 даны показатели, осредненные за долгий период наблюдений,
но нельзя забывать, что в течение этого периода бывали суровые зимы
(подобно зиме 1978/79 г.), когда на длительное время нарушались рас-
четные условия в помещениях.
Изменение температуры наружного воздуха в холодное время года
сопровождается изменением скорости ветра. Для большинства конти-
- 28 —
Таблица П.2. Относительное динамическое давление ветра
на территории СССР (за исключением горных и малоизученных районов)
Тип местности	Высота над поверхностью -чемли, м						
	10	20	40	60	100	200	350 и выше
А	1,0	1,25	1,55	1,75	2,1	2,6	3,1
Б	0,65	0,9	1,2	1,45	1,8	2,45	3,1
нентальных районов снижение температуры связано обычно с умень-
шением скорости ветра в приземном слое воздуха. В результате обра-
ботки многолетних наблюдений автором установлены расчетные про-
фили скорости ветра в 7 ч утра для средней полосы Советского Союза
(рис. II.6). Значения скорости ветра по срочным наблюдениям в 7 ч
приближаются к среднесуточным и практически могут быть приняты
за расчетные.
На рис. II. 6 можно отметить уменьшение скорости ветра на одной
и той же высоте по мере понижения температуры наружного воздуха,
а также при переходе от пригородных условий к городским. Темпера-
турное влияние на скорость ветра исчезает на высоте над поверхностью
земли более 250 м, тормозящее действие городской застройки прояв-
ляется до высоты 200 м.
Расчетную скорость ветра по СНиП устанавливают по наибольшему
значению из средней скорости ветра за январь по северному, северо-
восточному и северо-западному направлениям, приведенной в главе
СНиП «Строительная климатология и геофизика». При типовом про-
ектировании принимают скорость ветра 5 м/с (в северных климатиче-
ских районах 8 м/с).
Изменение расчетной скорости ветра в зависимости от высоты над
поверхностью земли и типа местности на территории Советского Сою-
за учитывают по данным главы СНиП «Нагрузки и воздействия*
(табл. II.2). В таблице за исходное принято динамическое давление
при скорости ветра на высоте 10 м над поверхностью земли в открытой
местности и приведены относительные изменения динамического (ско-
ростного) давления ветра.
К типу А относятся открытые местности (степи, лесостепи, пусты-
ни, открытые побережья морей, озер, водохранилищ), к типу Б —
города с окраинами, лесные массивы и тому подобные местности,
равномерно покрытые препятствиями высотой более 10 м. Относитель-
ное динамическое давление ветра для промежуточных высот в табл. II.2
определяют линейной интерполяцией приведенных значений.
11.3.	ТЕПЛОПЕРЕДАЧА И ТЕПЛОУСТОЙЧИВОСТЬ
ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ
Потери теплоты через ограждения помещений, возникающие под
воздействием низкой наружной температуры и ветра, являются слож-
ным физическим процессом т£плопередачи с участием конвекции, из-
лучения и теплопроводности.
- 29 ****
Рис. II7. Схема теплопередачи через однослойное (о) и многослойное ограждение (б)
Qorp — тепловой поток через ограждение; t — температура воздуха; т — температура мате*
риала, 6 — толщина слоя, Л — теплопроводность; R — термическое сопротивление
Если внутренняя и наружная температура воздуха и физические
характеристики материалов ограждения остаются неизменными (ста-
ционарная теплопередача), то тепловой поток из помещения воспри-
нимается внутренней поверхностью ограждения, проходит транзитом
через его толщу и отдается наружной поверхностью в окружающую
среду. Плотность такого теплового потока, т. е. количество теплоты,
передаваемой через 1 м2 поверхности ограждения в единицу времени,
Дж/(с-м2), или, что то же, Вт/м2 [ккал/(ч-м2)], зависит от сопротивле-
ния, которое поток встречает на своем пути.
Тепловой поток последовательно преодолевает сопротивление теп-
лообмену на внутренней поверхности ограждения 7?в, термическое
сопротивление материала ограждения /?т и сопротивление теплообме-
ну на наружной поверхности 7?и. Общее сопротивление теплопередаче
через ограждение jR0 равно сумме этих сопротивлений (рис. II.7, a)i
/?о== Rb	(IE 10)
Термическое сопротивление толщи ограждения, состоящей из не-
скольких слоев различных материалов, расположенных последова-
тельно по направлению движения потока тепла, равно сумме термиче-
ских сопротивлений отдельных слоев (рис. П.7, б).
Сопротивление теплопередаче через плоскою воздушную прослой-
ку в ограждении (см. рис. II.7, б) #в.п является дополнительным со-
противлением. Значения /?в.п приведены в главе СНиП по строитель-
ной теплотехнике. Таким образом, сопротивление теплопередаче мно-
гослойной ограждающей конструкции с воздушной прослойкой со-
ставляет
^В	Т ^?В.П Т	•	(IEI1)
Если ограждение неоднородно по поверхности, перпендикулярной
направлению теплового потока, то Термическое сопротивление /?т
такого ограждения вычисляют отдельно. Для этого ограждение раз-
30
ривают на отдельные площади Fit в пределах которых конструкция
однородна в направлении теплового потока, и используют формулу
где Rt — отдельные термические сопротивления толщи ограждения в пределах
площадей F[.
Пример II.3. Определим термическое сопротивление неоднородной толщи
наружной стены площадью 10 м2, из которых 20% имеет сопротивление, пони-
женное до 0,9, при основном сопротивлении 1,1«
По формуле (11.12) находим
10
Rt — о	„	= 1 »05.
О	Z
1,1 + 0,9
Сопротивление теплообмену на внутренней поверхности огражде-
ния составляет
/?в=1/ав,	(11.13)
где ав — общий коэффициент теплообмена; слагается из коэффициентов лучи-
.стого и конвективного теплообмена (при допущении, что температура поверх-
ности внутренних ограждений и внутреннего воздуха одинакова):
ав=ал-фак.	(П.14)
Коэффициент лучистого теплообмена ал, Вт/(м2*К)
1ккал/(ч-м2-° С)], поверхности, нагретой до температуры тп, с по-
верхностью, имеющей температуру тв<
-г (^п/100),-(Гв/Ю0)4	,,,
осл — СПр Фп—в	’—^пр фп—в о 1	(" •
гп—тв
где Спр — приведенный коэффициент излучения теплообменивающихся поверх-
ностей; для строительных материалов может быть принят равным 4,9 Вт/(м2 X
X К4) [4,2 ккал/(ч-м2* К4)]; Тп и Тв — абсолютная температура соответственно
нагретой поверхности и внутренней поверхности наружного ограждения, К;
Фп—в — коэффициент облученности поверхности, имеющей температуру тв (на-
ружное ограждение), со стороны нагретой поверхности; <р = I, если в помещении
имеется одна поверхность наружного ограждения, ср <3 I — в остальных случа-
ях (находят по графикам, приведенным в специальной литературе; см. ссылку
в п. II I); b — температурный коэффициент, К3; приближенно определяют по
формуле
6 =0,81+0,005 (Тп + Тв—546)	(11.16)
или, если т выражено в °C,
6 = 0,81+0,005 (тп+тв).	(11.16а)
Коэффициент конвективного теплообмена аи,
Вт/(м2-К) [ккал/(ч»м2«° 0)1, воздуха, имеющего температуру /в, с вну-
тренней поверхностью наружного ограждения
«к =+^п—1в)1/3,	(11.17)
где р — коэффициент, равный в условиях помещения для вертикальных поверх-
ностей 1,66 (1,43); для горизонтальных поверхностей при потоке тепла сверху
вниз 1,16 (1,0), при потоке тепла снизу вверх 2,16 (1,86 при расчете в ккал/ч)*
Пример 11.4. Определим коэффициент теплообмена на внутренней поверх-
ности наружной стены ав, если температура внутреннего воздуха = 20° С,
 31
внутренней поверхности наружной стены тв = 15° С* остальцух внутренних по-
верхностей tR— (в =s= 20Q С.
По формулам (IL 15) и (П.16) вычислим
«л ==4,9.1,Ох [0,81+0,005(20+15)] =4,83 Вт/(м2-К).
По формуле (11.17) определим
з _______________________________
ак = 1,66 У20 — 15 = 2,84 Вт/(м2«К).
Коэффициент теплообмена
«в = С» + «к =4,83+ 2,84 = 7,67 Вт/(м2-К)
(6,5 ккал/(ч-ма-° С)|.
В обычных случаях принимают ав = 8,7 Вт/(м2«К) 17,5 ккал/(Ч‘М2‘вС)
с уменьшением до 7,6 (6,5) для поверхности потолков с сильно выступающими
ребрами.
Термическое сопротивление слоя ограждения толщийой б, м, вы-
числяют по формуле	, * z'
*	* *	(П.18)
где X — теплопроводность материала слоя, Вт/(м»К) (ккал/(ч«М"° С)]; зави-
сит от плотности, влажности и температуры материала. Теплопроводность мате-
риалов в ограждениях устанавливают по главе СНиП «Строительная теплотех-
ника» с учетом влажностного режима помещений и влажностной характери-
стики района строительства здания.
Сопротивление теплообмену на наружной поверхности ограждения
Ян = 1/ан,	(11.19)
где ан — общий коэффициент теплообмена на поверхности, имеющей температу-
ру тн; зависит в основном ст скорости ветра, т. е. от интенсивности конвектив-
ного теплообмена.
Для расчета конвективного теплообмена на поверхности наружных
стен при лобовом обдувании ветром используют формулу
«к= п,бтА>и;1	да2в)
(осв = 10 *]/цн). J
Значения ан, Вт/(м2-К) [ккал/(ч»ма»° С)] обычно принимают рав-
ными:
для наружных поверхностей, соприкасающихся с наружным
воздухом .................................. 23,2 (20)
для перекрытий над холодными подвалами, сообщающимися в
наружным воздухом .	.	.	........ 17,4 (15)
для перекрытий чердачных и над неотапливаемыми подвала-
ми со световыми проемами в стенах ....... 11,6(10)
для перекрытий над неотапливаемыми подвалами без свето-
вых проемов и техническими подпольями, расположенными
ниже поверхности земли , . . ....... 6,8 (5)
Зная отдельные сопротивления, составляющие общее сопротивле-
ние теплопередаче, можно найти распределение температуры в толще
ограждения и на его поверхности.
Так, температура внутренней поверхности ограждения^ имею-
щего сопротивление теплопередаче jR0, составит
32
р	£
'’-в543	*“ D (^в“^н)=^в----(tn — ^н)?	(II.21)
Ко	ав
температура в любом сечении на расстоянии бх от внутренней по-
верхности ограждения (ем. рис. II.7, б)
=|*в----(«в-М.	(П.22)
Ко
где k = 1//?0 — коэффициент теплопередачи ограждения? /?в определено по
формуле (11.13), Rx = 6Л/%1— по формуле (II. 18).
Формулу (11.21) используют для проверки возможности конденса-
ции водяного пара воздуха на поверхности наружных ограждений по-
мещений.
Пример 11.5. Проверим возможность конденсации водяного пара воздуха
помещения (/в = 20° G, относительная влажность 60%) на внутренней поверх-
ности наружной стены здания при /н=\— 25° G, если сопротивление теплопере-
даче стены Ro =» 0,6 К*м2/Вт.
Температура внутренней поверхности стены по формуле (11.21) при RB =»
<= 1 : 8,7 = 0,114 К-ма/Вт равна:
0,114
фв = 20 — [20 — (—25)) «11,4* С.
0,6
При содержании водяного пара в воздухе помещения 14,7 X 0,6 « 8,8 г/кг
находим температуру точки росы —тр ~ 12,1° G (14,7 г/кг — содержание во-
дяного пара при температуре 20° G и относительной влажности 100%).
Так как температура поверхности стены оказалась ниже точки росы(11,4а G <3
<3 12, Г С), стену следует дополнительно утеплить во избежание конденсация
водяного пара (можно принять тв = тр-]-0,5 и вычислить термическое сопротив-
ление дополнительного утепляющего слоя, использовав формулу (11,21).
Теплозащитные свойства наружных ограждений определяют с уче-
том теплоустойчивости. Теплоустойчивостью называют свойство ограж-
дений сопротивляться изменениям температуры и тепловых потоков.
Температура наружного воздуха подвержена постоянному измене-
нию, что приводит к нестационарным условиям теплопередачи через
ограждения зданий. При недостаточной теплоустойчивости огражде-
ний и быстром понижении температуры наружного воздуха возможно
значительное понижение температуры внутренней поверхности.
Теплоустойчивость ограждений при изменении температуры на-
ружного воздуха характеризуют безразмерным показателем тепловой
массивности^
D=>RtS^R9%^.„+RnSnt	(11.23)
где Rlt /?2, Rn — сопротивления теплопроводности первого, второго и т. д,
слоев толщи ограждения; вычисляют по формуле (11.18)1 St, S2, ...» Sn — ко-
эффициенты теплоусвоения материалов соответствующих слоев ограждения,
Вт/(м2-К); определяют при суточных колебаниях температуры (с периодом 24 ч)
по формуле
S ==0,595 VAzp,	(11.24)
где X — теплопроводность материала, Вт/(м- К)? с — удельная теплоемкость,
Дж/(кг-К), с учетом влажности материала (по СНиП); р — плотность, кг/м^,
При малой тепловой массивности ограждений резкое понижение
температуры наружного воздуха вызывает большее понижение темпера-
2 Зак. 1303
- 33
туры внутренней поверхности, чем при большой тепловой массивности.
Поэтому в одних и тех же климатических условиях облегченные ограж-
дения должны иметь сопротивление теплопередаче больше, чем мас-
сивные.
Поверхность пола помещений, предназначенных для постоянного
или длительного пребывания людей, не должна вызывать чрезмерно-
го охлаждения соприкасающихся с ней подошв ног. Для этого следует
ограничивать усвоение теплоты поверхностью пола. Усвоение теплоты
оценивают показателем теплоусвоения пола /п,Вт/(м2-К) [ккал/(ч*м2х
X ° С)], сравнивая его с нормативной величиной Уп по СНиП.
Показатель теплоусвоения поверхности пола зависит от коэффи-
циента теплоусвоения S материала пола. В простом случае, когда от-
носительно «теплое» покрытие пола имеет тепловую массивность
D = RiSr 0,5, этот показатель определяется по формуле
Гп=25!	(11.25)
В более сложных случаях (тонкослойные покрытия полов) пока-
затель теплоусвоения Yn вычисляют по методике, изложенной в главе
СНиП «Строительная теплотехника», и конструируют покровные слои
пола исходя из условия
v Vй
у П > п.
(II 26)
Расчет теплоусвоения поверхности пола делают в том случае, если
расчетная температура его поверхности ниже 23° С.
11.4. ТЕПЛОЗАЩИТНЫЕ СВОЙСТВА ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ
Для наружных ограждающих конструкций зданий установлено так
называемое требуемое сопротивление теплопередаче, обеспечивающее
определенную температуру внутренней поверхности тв в расчетных
условиях.
Расчет сопротивления теплопередаче RG основной части (глади сте-
ны, перекрытия или заполнения светового проема) ограждения прово-
дят так, чтобы это сопротивление было не меньше требуемого сопро-
тивления теплопередаче До₽, т. е.
(П.27)
Требуемое сопротивление теплопередаче как минимально допу-
стимое по санитарно-гигиеническим требованиям следует обеспечи-
вать во всех случаях. Для уменьшения теплопотерь общественных зда-
ний принято вводить к /?о₽ повышающий коэффициент (равный, на-
пример, 1,10 для стен из кирпича).
Расчетное сопротивление теплопередаче /?о при экономическом
обосновании* (например, при использовании сравнительно дешевого
эффективного теплоизоляционного материала, при высокой стоимости
тепловой энергии) может быть дополнительно увеличено. Такое реше-
* Богуславский Л. Д. Экономическая эффективность оптимизации уровня
теплозащиты зданий. М.: Стройиздат, 1981.
34 —
н«е принимают, когда экономически целесообразное сопротивление-
теплоперед чче R™ (найденное по методике в главе СНиП «Строитель
ная теплотехника») оказывается больше /?£₽.
Выбор сопротивления теплопередаче, согласно выражению (11.27),
гарантирует предотвращение конденсации водяного пара, содержаще-
гося в воздухе помещений с нормальным влажностным режимом, на
внутренней поверхности ограждений даже при расчетной температуре
наружного воздуха (см. пример II.5).
Требуемое сопротивление теплопередаче для наружных стен и пе-
рекрытий определяют по формуле
КоР = «»	’	("-28>
где п — коэффициент уменьшения расчетной разности внутренней и наружной
температуры (tB — /н), учитывающий защищенность рассматриваемого огражде-
ния от непосредственного воздействия наружного воздуха; Д/н — tB — тв; для
поверхности полов допустимы наименьшие значения Д/н (например, при повышен-
ных санитарно-гигиенических требованиях 2° С), для поверхности теплотеряю-
щих потолков — несколько большие (4° С), для поверхности наружных стен —
наибольшие (6° С); значения Д/н приведены в главе СНиП «Строительная тепло-
техника». В помещениях с влажным или мокрым режимом Д/н определяют в за-
висимости от температуры точки росы; tH — расчетная зимняя температура на-
ружного воздуха, принимается по табл. IL3 в зависимости от показателя тепло-
вой массивности D.
Таблица II 3. Расчетная температура наружного воздуха
Тепловая инерция	Тепловая	Расчетная температура
ограждения	массивность	наружного воздуха, °C
Незначительная	D<1,5	Gi мин
Малая	1,5<Р<4	1
Средняя	4<D<7	1~Ь 5 2
Большая	D>7	^Н.5
Примечание. tB мин — абсолютная минимальная температура, наблю-
давшаяся в рассматриваемой местности; ] — средняя температура наиболее
холодных суток и s — средняя температура наиболее холодной пятидневки,
определенные по восьми суровым зимам последних пятидесяти лет.
При расчетах RTo принимают следующие значения т
для перекрытий чердачных с кровлей из рулонных материалов, пе-
рекрытий над холодными подвалами, сообщающимися с наружным
воздухом .	.	.	.	....................................0,9
для перекрытий над неотапливаемыми подвалами и подпольями со
световыми проемами в стенах.................................0,78
для перекрытий, расположенных выше поверхности земли, над не-
отапливаемыми подвалами без световых проемов в стенах .	, , 0,6
для перекрытий над неотапливаемыми техническими подпольями,
расположенными ниже поверхности земли......................  0,4
для бесчердачных покрытий с вентилируемой воздушной прослой-
кой, если кровля из рулонных материалов ....... 0,9
2*
- 35 —
Указанные значения коэффициента п, приведенные в СНиП, но-
сят приблизительный характер. Точнее, определив сопротивление теп-
лопередаче перекрытия, можно рассчитать температуру воздуха в не-
отапливаемом помещении tx (в подвале, подполье, особенно, если там
размещены теплопроводы) исходя из баланса теплоты (см. п. III .1),
а затем потери теплоты через перекрытие вычислить при действитель-
ной разности температуры (в — tx.
В процессе расчетов по формуле (11.28) вычисляют 7?оР, предпола-
гая степень тепловой инерции ограждения, и находят по формуле
(11.23) показатель тепловой массивности D (для воздушных прослоек
D — 0). Далее по значению D уточняют tu и пересчитывают /?о₽.
Пример 11.6. Определим требуемое и фактическое сопротивления тепло-
передаче наружной стены угловой комнаты Жл'ого здания в Москве ((и<1 ==
= — 32° С; /н.5 = — 25° С). Стена — из керамического пустотного (семищеле-
вого) кирпича с внутренней штукатуркой толщиной 0,02 м. Теплопроводность:
кирпича 0,64 (0,55), штукатурки 0,87 Вт/(м«К) [0,75 ккал/(ч-м- С)]; коэф-
фициенты теплоусвоения: кирпича 8,44 (7,26), штукатурки 10,37 Вт/(ма-К)
[8,92 ккал/(ч-м2-° С)].
Принимаем в формуле (11.28) /в “ 20° С, п => 1, Д(н = 6°С и /н = — 25° С
по табл. П.З, предполагая, что стена обладает большой тепловой инерцией.
Получим
/%р=0,114	Ь.9 =0,86 К-м«/Вт (1,0° С-мЗ-ч/ккал).
Тогда требуемое термическое сопротивление толщи кирпичной кладки (без
сопротивлений /?в, /?шт и /?н)
/	0,02
/?к=0,86 — 0,114+ ——
к	\	0,87
f-0,043 1=0,86 — 0,18=0,68 К-м2/Вт.
Показатель тепловой массивности стены по формуле (11.23)
0 = 0,023-10,37 4-0,68-8,44 = 5,98.
Следовательно, стена имеет среднюю тепловую инерцию, при которой по
табл. П.З температура
—32+ (—25)
/„ =-----j------ = —28,5 » —29° С.
В связи с уточнением /н пересчитываем
(20—(—291 1,0
/?*р =0,114 —----- - J -—=0,93 К-м2/Вт (1,08°С м2.ч/ккал).
Получим требуемую толщину 6К кирпичной кладки
«к=/?кХк = (0,93—0,18)0,64 =0,48 м.
Принимаем стену в два кирпича толщиной 0,51 м. Фактическое сопротивле-
ние теплопередаче стены по формуле (П.11)
0,02	0,51
/?о=0,114+—1—+—1—+0,043 = 0,98 К-м2/Вт (1,14° С-м2.ч/ккал),
U, о/ 0,64
что больше /?*р, т. е. удовлетворяет условию (II.27).
В современных облегченных конструкциях многослойных панель-
ных ограждений (стен, перекрытий) имеются связи, ребра, обрамле-
ния, создающие в толще 'теплоизоляционного слоя теплопроводные
— 36 —
включения. Для таких ограждающих конструкций, неоднородных как
в .параллельном, так и в перпендикулярном направлении по отно-
шению к направлению теплового потока, а также имеющих выступы на
поверхности, вычисляют приведенное сопротивление теплопередаче.
Приведенное термическое сопротивление толщи такого ограждения
рассчитывают отдельно или определяют на основании расчета темпе-
ратурного поля по методике, приведенной в главе СНиП «Строитель-
ная теплотехника». Приведенное термическое сопротивление, вклю-
ченное в формулу (11.11), должно обеспечивать общее сопротивление
теплопередаче ограждения не меньше требуемого [см. выражение
(11.27)].
Для наружных стен из крупноразмерных однослойных элементов
(блоков, панелей) также необходимо определять приведенное сопро-
тивление теплопередаче, учитывая уменьшение сопротивления близ
примыкания оконных и дверных коробок. На сопротивление теплопере-
даче через такие стены влияет, кроме того, изменение сопротивления
в наружных и внутренних углах, на стыках элементов, но в значитель-
но меньшей степени, чем на откосах оконных и дверных проемов. При-
веденное сопротивление теплопередаче А’"1' наружной однослойной
стены из крупных элементов с учетом уменьшения сопротивления толь-
ко на откосах оконного проема можно приблизительно определить по
формуле
(II 29)
рпр
l + (6l/F0) *
где Ro, Fo — сопротивление теплопередаче и площадь глади стены; 6 — ширина
откоса (до оси оконной коробки), м; I — длина откосов (периметр) оконного прое-
ма в стене, м.
Пример II.7. Определим приведенное сопротивление теплопередаче ке-
рамзигобетонной стеновой панели общей площадью 9,6 м2 с окном 2-1,8 =
= 3,6 м2, если сопротивление теплопередаче по глади стены Ro = 1,0 К-м2/ВтХ
Х(1,16° С>м2-ч/ккаЛ) и окно размещено по середине стены толщиной 0,34 м.
По формуле (11.29) получим	-	' 1
7?"р =---------—-----------=0,82 К*м®/Вт (0,95® С-м2 -ч/ккал).
°	0,34(2-2+1,8-2)	'	'
+	2(9,6—3,6)
Как видим, в данном случае приведенное сопротивление теплопередаче сте-
ны меньше сопротивления по глади на 18%, что может нарушить условие (11.27).
Для полов, расположенных непосредственно на грунте, характерен
сложный процесс передачи тепла наружу через пол и слои грунта
различной толщины. На практике применяют упрощенный расчет
теплопотерь с использованием приведенного сопротивления тепло-
передаче пола и грунта.
Из общей площади пола выделяют по три полосы шириной 2 м каж-
дая, параллельные наружным стенам. За величину /?о₽ принимают со-
противление теплопередаче неутепленного пола: для
полосы с ближайшей к наружным стенам (I зона), 7?нп = 2,15 (2,5);
для следующей полосы (II зона) /?“п — 4,3 (5); для третьей полосы
— 37 —
(Ill зона) = 8,6 (10); для остальной площади пола в глубине по-
мещений (IV зона) /?нл1 = 14,2 К-м2/Вт (16,5° С«м2«ч/ккал).
Если в конструкций пола на грунте имеются утепляющие слои ма-
териалов, теплопроводность которых меньше 1,16 Вт/(м-К) [1,0 ккал/
/ (Ч’М-° С)], то такой пол называют утепленным. Сопротивление
теплопередаче для каждой из четырех зон утепленного пола Rn опре-
деляют по формуле
^п=/?н.п+2(6у.с/Ху.с),	(II 30)
где 6у.с и ^.у.с — толщина и теплопроводность материала каждого утепляющего
слоя.
Если настил пола сделан на лагах, то приведенное сопротив-
ление теплопередаче для каждой из четырех зон утепленного пола на
лагах 7?л принимают равным;
рл= l,is [/?FI.n + S ^Y.A.e)b	(И.31)
Сопротивление теплопередаче наружных дверей (кроме балконных)
и ворот должно составлять не менее 0,6/?оР, определенного по формуле
(11.28) для наружных стен здания при /н = /п,5.
Требуемое сопротивление теплопередаче /?оР заполнений световых
проемов зданий (окон, балконных дверей, фонарей) приведено в главе
СНиП «Строительная теплотехника» в зависимости от разности рас-
четной температуры внутреннего и наружного воздуха (/в — tn 5)
с учетом назначений зданий. Конструкцию заполнения световых про-
емов выбирают также по условию (11.27).
Для окон в кирпичных стенах принимают следующие значения
приведенного сопротивления теплопередаче /?ор, К-м2/Вт (°С-м2-ч/
/ккал), учитывающего теплопередачу не только через заполнения
световых проемов, но и через откосы проемов:
при двойном остеклении в деревянных спаренных перепле-
тах ............................................. 0,285 (0 33)
то же, в раздельных (двойных) переплетах ....	0,32 (0,37)
при тройном остеклении в деревянных переплетах (оди-
нарный и спаренный)	0,43 (0,50)
Как уже отмечалось, при расчете сопротивления теплопередаче
ограждающих конструкций (кроме заполнений световых проемов)
следует исходить из предотвращения конденсации водяного пара на
внутренней поверхности этих ограждений. Необходимо добавить, что
конденсация водяного пара на поверхности ограждений не только ухуд-
шает санитарно-гигиенические условия в помещениях, но и вызывает
увлажнение конструкций. Увеличение же влажности материалов пони-
жает их теплозащитные свойства и приводит к быстрому разрушению
конструкций.
В толще ограждающих конструкций допустима только кратковре-
менна ягконденсация водяного пара. Поэтому во избежание накопления
— 38 —
влаги внутренние слои многослойного ограждения следует делать из
материалов, имеющих повышенное сопротивление паропроницанию по
сравнению с сопротивлением материалов наружных слоев. Другими
словами, с внутренней стороны ограждений необходимо помещать плот-
ные материалы. Указания по расчету сопротивления паропроницанию
ограждающих конструкций приведены в главе СНиП «Строительная
теплотехника».
11.5. ВОЗДУХОЗАЩИТНЫЕ СВОЙСТВА ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ
В холодный период года наружный воздух поступает в обогревае-
мые помещения, расположенные в нижней части, внутренний воздух
выходит наружу в верхней части зданий. Холодный воздух поступает
в помещения не только через открываемые' проемы входов и въездов,
но и через щели в притворах окон, дверей, фонарей и ворот, щели в сты-
ках и поры конструктивных элементов и другие отверстия.
Поступление наружного воздуха в помещение называют инфиль-
трацией, фильтрацию внутреннего воздуха наружу — эксфильтрацией
воздуха. Причинами фильтрации воздуха через ограждения являются
гравитационное давление, возникающее вследствие разности плот-
ности холодного наружного и теплого внутреннего воздуха, и ветро-
вое давление, создающееся в результате перехода у стен здания дина-
мического давления ветра в статическое.
Общий процесс обмена внутреннего воздуха с наружной средой
и между помещениями называют воздушным режимом здания. При
этом принимают во внимание воздухообмен через отверстия в наруж-
ных и внутренних ограждениях и через вентиляционные каналы.
Воздушный режим здания отражается на его тепловом режиме.
На нагревание инфильтрующегося воздуха расходуется дополнитель-
ное количество теплоты. При эксфильтрации воздуха происходит ув-
лажнение материалов ограждений со снижением их теплозащитных
свойств.
Воздушный режим здания рассчитывают при проектировании си-
стемы вентиляции, определяя количество воздуха, фильтрующегося
через наружные ограждения, как дебаланс количеств приточного и вы-
тяжного воздуха. При проектировании системы отопления расчет воз-
душного режима здания упрощают и сводят к вычислению количества
холодного воздуха, инфильтрующегося в помещения через наружные
ограждения. Это количество воздуха зависит от воздухопроницаемости
ограждений, причем воздухопроницаемость стремятся уменьшить пу-
тем уплотнения ограждений.
Проницаемость ограждений для воздуха характеризуют коэффи-
циентом воздухопроницания ka и обратной величиной — сопротивле-
нием воздухопроницанию Ra.
Сопротивление воздухопроницанию ограждения Ra выбирают так,
чтобы оно было не меньше требуемого сопротивления воздухопроница-
нию /?и₽, т. е.
— 39 —
яи>/?*р.	Ш.з2)
Сопротивление воздухопроницанию многослойного ограждения Ra
складывается из сопротивлений отдельных слоев Требуемое сопротив-
ление воздухопроницанию наружных стен, перекрытий и покрытий
зданий, а также входных дверей в квартиры, дверей и ворот произ-
водственных зданий, /?„p, Па«м2«ч/кг [(кгс/м2) м2«ч/кг], определяют
по формуле
/?*Р=Др/Он,	(II. 33)
где Др — разность давления воздуха у наружной и внутренней поверхностей
наветренных ограждающих конструкций в нижней части зданий, Па (кгс/м2),
вычисляемая по формуле (при расчетах в системе МКГСС из формулы исключает-
ся g):
Ap=g [0,55/7 (рн~Рв)+0»03рно0].	(11.34)
Н — высота здания (от поверхности земли до верха карниза), м; рн, рв—плотно-
сти наружного и внутреннего воздуха, кг/м8; v — максимальная из средних скоро-
стей ветра по румбам за январь, повторяемость которых составляет 16% и более,
принимаемая согласно главе СНиП «Строительная климатология и геофизика»;
GH — нормативная воздухопроницаемость, кг/(ч«м2).
При расчетах RlP принимают следующие значения G”, кг/(ч*м2)1
для наружных стен, перекрытий и покрытий жилых и общественных
зданий и вспомогательных зданий промышленных предприятий . 0,5
то же, для производственных зданий ........................ 1,0
для входных дверей в квартиры............................... 1,5
для дверей и ворот производственных зданий.................10
Пример II.8. Определим требуемое сопротивлениевоздухопроницаниювход-
ных дверей в квартиры жилого здания высотой 30 м в Москве (ZH,6 == — 25°С,
v = 4,9 м/с).
Расчетная разность давления воздуха по формуле (11.34)
Дд=9,81 |0,55.30П,42 —1,21)4-0,03.1,42-4,92] = 44 Па(4,5 кгс/м0),
причем плотность воздуха найдена по формуле р = 353/(273 4- /).
Требуёмое сопротивление воздухопроницанию по формуле (II.33) [
Р^г~44 : 1,5 = 29,3 Па.м2»ч/кг [3 (кгс/м2) м2-ч/кг[.
Входные двери в квартиры для выполнения условия (11.32) должны быть
уплотнены по периметру притворов.
Требуемое сопротивление воздухопроницанию окон и балконных
дверей жилых и общественных зданий, а также вспомогательных зда-
ний и помещений промышленных предприятий, Rlp, Па2/3«м2«ч/кгх
Х[(кгс/м2)2/3 м2-ч/кг)1, вычисляют по формуле
/?^р=0,1 (Др)2/3,	(П.35)
где Др — то же, что в формуле (11.34); 0,10 м2>ч/кг — нормативная проводи-
мость воздуха при Gp = 10 кг/(ч>м2).
Следует иметь в виду, что конструкция заполнения световых
проемов в зданиях повышенной этажности может определяться не теп-
лозащитными, а воздухозащитными требованиями, т. е. необходимо-
стью выполнить условие (П.32). Поясним это на следующем примере.
— 40 —
Пример I!. 9. Требуется выбрать конструкцию окон жилого здания высотой
30 м в Москве, используя рекомендации главы СНиП «Строительная теплотех-
ника».
Для выполнения теплотехнического условия (11.27) при tB — te,6 = 18 —
— (— 25) = 43° С окна в здании могут иметь двойное остекление в деревянным
спаренных переплетах, когда сопротивление теплопередаче /?о = 0,34 К«м2/Втх
Х(0,40° С-м2-ч/ккал).
Требуемое сопротивление воздухопроницанию окон в рассматриваемом зда-
нии по формуле (11.35)	'
С =0,10-442^3 = 1,25 Па2^3 -м2 -ч/кг [0,27 (кгс/м2)2^3• м2*ч/кг[.
Для выполнения] условия (11.32) окна в здании необходимо сделать не со
спаренными, а с раздельными переплетами, один из которых будет уплотнен
прокладками из пенополиуретана. Тогда сопротивление воздухопроницанию
составит
/?и = 1,32 Па2/3.ма-ч/кг[/?и =0,29(кгс/ма)2/3-ма-ч/кг],
т. е. превысит требуемое сопротивление.
Для окон и фонарей производственных зданий в СНиП установле-
ны конкретные значения требуемых сопротивлений воздухопроница-
нию, наибольшие для зданий с кондиционированием воздуха. Поэто-
му подходящие по воздухопроницаемости конструкции окон и фонарей
производственных зданий выбирают исходя из условия Ra R?.
Приведем сопротивления воздухопроницанию RB, Па2^3 * м2 • ч/кг
[(кгс/м2)2/3 -м2«ч/кг], наиболее употребительных конструкций Запол-
нений световых проемов производственных зданий:	fj .
окна с одинарным остеклением или двойным остеклением
в спаренных деревянных уплотненных переплетах » .	.	1Д9 (0,26)
то же, в металлических уплотненных переплетах . . « 1,30 (0,286)
окна без открывающихся створок (с уплотненными фаль-
цами) ...	...................................4,57 (1,0)
светоаэрационные П-образные фонари без уплотнения при-
творов .	.	.	.	............................ 0,12 (0,026)
зенитные фонари (с уплотненными сопряжениями рлемен-	„
тов) .	.	.	,	2,28 (0,5)
Глава III. ТЕПЛОВАЯ МОЩНОСТЬ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ
111.1. ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС ПОМЕЩЕНИЙ
В помещениях зданий в холодный период года создают микрокли-
мат, соответствующий комфортным тепловым условиям и отвечающей
требованиям технологического процесса. При этом тепловой режим в
помещениях при эксплуатации зданий может быть и постоянным, и
переменным в зависимости от их назначения.
К зданиям с постоянным тепловым режимом относятся жилые и по-
добные здания; производственные здания с непрерывной работой;
здания детских и лечебных учреждений, музеев и книгохранилищ,
закрытых плавательных бассейнов; транспортные сооружения.
Нормируемый микроклимат в помещениях таких зданий поддер-
живают неизменным в течение всего отопительного сезона. В одних
— 41 —
зданиях для этого всегда прибегают к отоплению помещений, в других
дополнительного обогревания помещения не применяют. Чтобы опре-
делить, требуется ли отопление и какой мощности, сопоставляют поте-
ри и поступления теплоты в расчетном установившемся режиме, ког-
да возможен наибольший дефицит теплоты.
В производственных зданиях при сведении теплового баланса поме-
щения принимают в расчет интервал технологического цикла с мини-
мальными теплопоступлениями. Для гражданских зданий (кроме жи-
лых) обычно принимают, что в помещениях отсутствуют люди, нет ис-
кусственного освещения и других источников теплоты.
В общем случае разность теплопотерь QnoT и теплопоступлений
Фчыд определяет тепловую мощность отопительной установки для ком-
пенсации недостатка теплоты в помещении:
QoT=QnoT Свыд»	(HI.I)
где фот — недостаток теплоты в заданный момент времени, Дж/с (ккал/ч), т, е.
мощность отопительной установки, Вт (далее будем выражать секундные потери
или расходы теплоты в Вт).
Если в здании, обычно производственном, теплопотери меньше теп-
ловыделений, то принимают меры для устранения избытка теплоты и
достижения теплового баланса (например, средствами приточной вен-
тиляции).
К зданиям с переменным тепловым режимом относятся производст-
венные здания с одно- и двухсменной работой; вспомогательные здания
промышленных предприятий; здания предприятий обслуживания на-
селения и другие общественные здания (управлений, конторские, тор-
говые, учебные, зрелищные и т. п.).
Нормируемый микроклимат в помещениях перечисленных зданий
поддерживают только в рабочее время. В нерабочее время допускают
понижение температуры помещений вплоть до минимальных тепловых
условий, обеспечивающих лишь сохранность строений, оборудования,
приборов, коммуникаций (обычно принимают /в не ниже 5° С).
Для этих зданий также прежде всего выявляют, требуется ли по-
стоянно отапливать помещения. Если в рабочее время теплопотери
превышают тепловыделения, то тепловую мощность отопительной ус-
тановки вычисляют по уравнению (III. 1). В нерабочее время исполь-
зуют имеющуюся установку, если она достаточной мощности, для под-
держания минимальной допустимой температуры помещений и «на-
топа» перед началом работы. Возможно также применение специальной
отопительной установки, так называемого дежурного отопления. Теп-
ловую мощность установки дежурного отопления (?д.от определяют в
соответствии с теплопотерями Q„ot при пониженной температуре поме-
щений в этот период времени:
Фд.от— Фпот •	(НЕ 2)
При теплопотерях в рабочее время меньше тепловыделений, по-
стоянного отопления не требуется. Однако необходима установка
дежурного отопления для нерабочего времени, мощность которой оп-
ределяют по выражению (II 1.2) с запасом, достаточным для «натопа»
— 42 —
помещений перед началом работы. Дежурного отопления не предусма-
тривают вообще, если расчетная температура наружного воздуха в
данной местности /н,6 выше — 5° С.
Теплопотери в помещениях связаны с теплопередачей через ограж-
дающие конструкции Qorp, расходом тепла на нагревание воздуха, по-
ступающего через открываемые ворота, двери и другие проемы и не-
плотности в ограждениях (в том числе инфильтрующегося воздуха),
Qat а также на нагревание поступающих извне материалов, оборудова-
ния и транспорта QMaT. Технологические процессы могут быть связаны
с испарением жидкости и другими реакциями, сопровождающимися
поглощением тепла, QTeXH. Кроме того, при подаче воздуха для вентиля-
ции помещений с пониженной против /в температурой расходуется теп-
лота QBcHT. Итак:
С?пот ~Qorp “Ь^и'ТСмат “ЬСтехнТ'Рвепт*	(Ш 3)
Далеко не всегда имеются различного рода потери теплоты, вошед-
шие в выражение (II 1.3). В жилых зданиях, например, учитывают толь-
ко теплопотери через ограждающие конструкции и затраты теплоты
на нагревание наружного воздуха, поступающего в помещения путем
инфильтрации или для вентиляции.
Теплопоступления в помещения происходят вследствие выделений
теплоты людьми Qn, теплопроводами и нагревательным технологиче-
ским оборудованием (печи, трубы, приборы и пр.) Qo6, источниками
искусственного освещения и работающим электрическим оборудова-
нием фэл, нагретыми материалами и изделиями QMaT. Теплота может
также выделяться при технологических процессах (конденсация водя-
ного пара, экзотермические химические реакции и т. п.). Кроме того,
возможно устойчивое поступление теплоты от солнечной радиации
Qc.p. Таким образом,
Фвыд = Qn 4~Qo64~Qwi ТФмат4~<2техн“1~Qc.p*	(Ш-4)
И здесь могут быть приняты в расчет не все перечисленные источ-
ники тепловыделений. В жилых зданиях, например, принимают во вни-
мание так называемые бытовые тепловыделения, в которые входят сум-
марно теплопоступления от нескольких, но не всех источников теплоты-
Баланс составляют по явной теплоте, вызывающей изменение тем-
пературы помещения. При этом не учитывают выделений скрытой теп-
лоты, если происходит конденсация водяного пара на внутренней по,
верхности наружных ограждений. Это относится к помещениям бань,
прачечных, а также к некоторым «мокрым» производственным цехам,
когда температура испаряющейся в помещениях воды равна или выше
температуры воздуха.
111.2. ТЕПЛОПОТЕРИ ЧЕРЕЗ ОГРАЖДЕНИЯ ПОМЕЩЕНИИ
Расчетные теплопотери QOrp через отдельные ограждающие кон-
струкции или их части площадью F, м2, определяют по формуле
Qoip —~п	Сп tH) nf> — kF (tu	(III.5)
^о.пр
— 43 —
где ₽о.пр ~ приведенное сопротивление теплопередаче ограждения (см. п. И.4);
k — коэффициент теплопередачи ограждения; /п — температура помещения
(см. п. II. 1); при расчетах в условиях конвективного отопления выбирают, как
укачано выше, /п~ /в, которая дается в СНиП для рабочей или обслуживаемой
зоны помещения высотой до 4 м.
В производственных помещениях высотой более 4 м принимают-
для пола и вертикальных ограждений на высоту до 4 м от пола — нор-
мируемую температуру в рабочей зоне; для стен и окон, расположенных
выще 4 м от пола, — среднюю температуру по высоте помещения; для
покрытия и световых фонарей — температуру воздуха в верхней зоне
(по расчету, а также по отраслевым нормативным документам; при воз-
душном отоплении с интенсивным воздухообменом принимают на 3° С
выше температуры в рабочей зоне)
Расчетную температуру наружного воздуха /н выбирают соответст-
вующей параметру Б для холодного периода года по СНиП.
Поправочный коэффициент л, зависящий от положения наружной
поверхности ограждения по отношению к наружному воздуху, рассмо-
трен в п. II.4. В случаях, не предусмотренных нормами, при определе-
нии теплопотерь через ограждения, отделяющие отапливаемые поме-
щения от неотапливаемых, исходят из температуры воздуха в неотап-
ливаемых помещениях /х, рассчитываемой по балансу теплоты. Это от-
носится, например, к перекрытиям над неотапливаемыми подвалами
и прдцольями, наружные стены которых выступают более чем на 1 м над
поверхностью земли, а также к перекрытиям над подвалами и под-
польями, в которых размещены теплопроводы.
.Составив уравнение баланса теплоты, поступающей в неотапливае-
мре помещение и теряемой через его ограждения, получим
I _ 2	(&F)T /г-|-2 (&ОнаР	/ЦТ 6)
х“ 2(^вн+2(^)т+2(^)ИаР	’	(
где	(kF}T, (kF)uap — произведения коэффициентов теплопередачи на
площади соответственно внутренних ограждений, теплопроводов и наружных
ограждений для неотапливаемого помещения, в котором рассчитывают темпе-
ратуру — температура теплоносителя в трубах.
Определив температуру /х, подставляют в формулу (II 1.5) разность
Температуры (/п — /х) вместо произведения (ta — tH) п.
Коэффициент теплопередачи ограждения k, Вт/(м2-К) [ккал/
/(ч-м2-°С)], характеризующий поверхностную плотность теплового
потока при температурном напоре, равном Г С, численно выражают
величиной, обратной общему сопротивлению теплопередаче от внутрен-
него в наружный воздух:
£ = 1/Яопр-	(П1.7>
Пример III. 1. Требуется определить теплопотери через внутреннюю стену
площадью 15 м2 отапливаемого помещения (tfB = 20° С), если эта стена, обладаю-
щая сопротивлением теплопередаче 0,69 К>м2/Вт (0,8° С-м2-ч/ккал), граничит
с неотапливаемым помещением, наружные ограждения которого площадью
40 м2 имеют средний коэффициент теплопередачи 1,16 Вт/(м2- К) [1,0 ккал/(ч-м2 X
X 0 С)], a = - 30° С.
Коэффициент теплопередачи внутренней стены по формуле (III.7)
/гв.с = 1 : 0,69 = 1,45 Вт/(м2-К)[1,25 ккал/(ч-м2-° С)].
— 44 —
Температура воздуха в неотапливаемом помещении по формуле (III.6)
.	1,45-15.20 + 1,16>40(-30)
х	1,45-15+1,16.40
Теплопотери через внутреннюю стену по формуле (Ш.5) при 0—1:
Qb.c = 1.45.15[20—( —14)]=740 Вт(635 ккал/ч).
Площади наружных и внутренних ограждений при расчете тепло-
потерь помещений вычисляют (с точностью до 0,1 м2), соблюдая пра-
вила обмера ограждений по планам и разрезам здания. Эти правила
учитывают сложность теплопередачи на границах ограждений, преду-
сматривая условное увеличение или уменьшение площадей для соот-
ветствия фактическим теплопотерям.
Для определения площади наружных стен (н. с.) изме-
ряют:
по планам — длину стен угловых помещений по внешней поверх-
ности от наружных углов до осей внутренних стен, неугловых помеще-
ний — между осями внутренних стен;
по разрезам — высоту стен на первом этаже (в зависимости от
конструкции пола) от внешней поверхности пола, расположенного’не-
посредственно на грунте, или от нижнего уровня подготовки под кон-
струкцию пола на лагах, или от нижней поверхности перекрытия над
холодным пространством (подпольем, подвалом, проездом) до уровня
чистого пола второго этажа; на средних этажах — от поверхности пола
одного этажа до поверхности пола вышележащего; на верхнем этаже —
от поверхности пола до верха конструкции чердачного перекрытия
или бесчердачного покрытия (в месте пересечения с внутренней по-
верхностью наружной стены).
Для вычисления площади внутренних стен (в. с) изме-
ряют:
по планам — длину стен от внутренней поверхности наружных
стен до осей внутренних стен или между осями внутренних стен;
по разрезам — высоту стен от поверхности пола до поверхности
потолка.
Площади окон [двойное окно (д. о.)], дверей (д), ворот
(в) и с в е т о в ы х фонарей (ф) определяют по наименьшим раз-
мерам строительных проемов.
Площади потолков (пт) и полов над холодным про-
странством (пл) измеряют между осями внутренних стен и внутренней
поверхностью наружных'стен. В этих пределах вычисляют площади
четырех зон полов на грунте или лагах (см. п. II.4), причем при опре-
делении общей площади первой зоны участок пола размером 2 х 2 м,
примыкающий к наружному углу, учитывается дважды.
При расчете теплопотерь подвальных помещений за высоту над-
земной части наружных стен принимают расстояние от поверхности
земли до поверхности пола первого этажа. Подземные части наружных
стен рассматривают как полы на грунте. Разбивку на зоны (полосы ши-
риной 2 м) начинают от уровня земли, продолжают вниз по внутренней
поверхности до стыка подземной части стены с полом и далее по по-
верхности пола (рис. Ш.1). При этом из площади первой зоны исклю-
- 45 —
чают для отдельного расчета площадь наружных стен и окон, выходя-
щих в приямки. Сопротивление теплопередаче в каждой зоне (или ев
части у стыка стены и пола) принимают или рассчитывают так же, как
для неутепленного или утепленного (при наличии утепляющих слоев,
которыми в данном случае являются слои конструкции стены) пола.
В формуле (III.5) коэффициентом 0 учитывают добавочные тепло-
потери сверх основных. Добавочные тецлопотери через ограждения
принимают как установленные практикой поправки к бсноййым теп-
лопотерям, рассчитанным по формуле (II 1.5) при р» 1. Эти дополни-
тельные теплопотери возникают вследствие усиленного излучения с по-
верхности ограждений, обращенных на северную сторону, изменения
расчетной температуры в угловых и высоких помещениях, поступления
холодного воздуха через открываемые проемы и т. д.
Добавка на ориентацию ограждений по сторонам горизонта при-
нимается для всех наружных вертикальных и наклонных (в проекции
на вертикаль) ограждений, обращенных на север, восток, северо-во-
сток и северо-запад в размере 10%, на запад и юго-восток — 5% ос-
новных теплопотерь через эти ограждения.
Добавка в угловых помещениях общественных зданий и вспомога-
тельных помещений производственных зданий (имеющих две и более
наружных стен) учитывает понижение радиационной температуры.
Для вертикальных ограждений (наружные стены, окна и двери) при-
нимают в размере 5% основных теплопотерь (в угловых помещениях
жилых и подобных зданий повышают расчетную температуру внутрен-
него воздуха на 2° С и добавку 5% не вводят).
Добавка на поступление холодного воздуха через входы и въезды в
здания, не оборудованные воздушными или воздушно-тепловыми заве-
сами. При кратковременном открывании наружных дверей в N-этаж-
ных зданиях при двойных дверях с тамбуром между ними принимают
добавку в размере 8(W%, при одинарной двери — 65А^%, при наличии
двух тамбуров между тройными дверями — 60/V% основных теплопо-
терь через эти двери
При кратковременном (менее 15 мин в течение 1 ч) открывании во-
рот, не имеющих шлюза или тамбура, принимают добавку в размере
300% основных теплопотерь через ворота. Добавочные теплопотери
не учитывают для запасных или летних дверей и ворот (например, для
балконных дверей).
Добавка на высоту помещений жилых, общественных и вспомога-
тельных здний: суммарные теплопотери через все ограждения (вклю-
чая прочие дополнительные теплопотери) высоких помещений увеличи-
вают на 2% на каждый метр высоты сверх 4 м (общая добавка не долж-
на превышать 15%). Эта добавка учитывает увеличение теплопотерь в
верхней части высоких помещений вследствие повышения температуры
воздуха. Добавку на высоту для лестничных клеток не предусматри-
вают.
Добавка на проветривание подполья зданий в районах вечной мерз-
лоты принимается в размере 3—5% основных теплопотерь через полы
помещений на первом этаже зданий.
— 46 —
Теплопотери каждого помещения определяют как сумму расчет-
ных потерь теплоты через все его наружные ограждения с учетом до-
бавочных теплопотерь. В них включают также потери или поступления
теплоты через внутренние ограждения, если температура воздуха в со-
седнем помещении ниже или выше температуры в рассматриваемом по-
мещении на 5° С и более (как в примере III 1). При расчете теплопотерь
используют специальную форму (см. табл. III. 1) и вычисляют их с
точностью до 5—10 Вт (10 ккал/ч).
Пример III.2. Требуется определить теплопотери через наружные и вну-
тренние ограждения лестничной клетки трехэгажного жилого здания, обращен-
ной на север и выходящей к неотапливаемым подвальному (без окон) и чердачно-
му (с кровлей из рулонных материалов) помещениям (рис. II 1.2), если ширина
ограждений составляет: наружной стены (между осями внутренних стен) 3,2 м,
двойных окон с раздельными переплетами 1,2 м; наружных двойных дверей с
тамбуром 1,6 м, внутренних одинарных дверей 0,8 м. Коэффициенты теплопереда-
чи ограждений: наружной стены 1,05 (0,90), бесчердачного покрытия 0,81 (0,70),
внутренних стен в подвале 1,28 (1,10) и на чердаке 1,44 (1,24) Вт/(м2«К) [ккал/
/(ч-м2-°С)]; термическое сопротивление слоев наружной стены, прилегающей
к грунту, 0,73 (0,85); расчетная температура: tB = 16° G, t„ — —26° С.
Теплопотери через отдельные ограждения рассчитаны по формуле (II 1.5),
Расчет приведен в табл. III.1.
Перед расчетом теплопотерь через ограждения на плане каждо-
го этажа нумеруют помещения слева направо по ходу часовой стрел-
ки, начиная нумерацию подвальных помещений с №01, помещений
первого этажа с № 101, второго — с № 201 и т. д., вводя номера и
наименование помещений в форму табл. III.1.
ной клшне tipmupy ill Z,
7 —
Таблица III.1. Расчет теплопотерь через ограждения лестничной клетки жилого-здания
Характеристика ограждения			Расчетная разность температуры еС	Основные теплопотери <?О’ Вт	Добавки, %		Коэффициент В	Теплопотери через ограждение Qorp, Вт
наименование, сторона горизонта	площадь F, м2	коэффициент теплопередачи k Ьт/(м2 К)			на ориента- цию ограж- дения	прочие		
Н. с —С	35,2—3,5	1,05	42	1400	10	*’ 0	1,1	1540
Д.о-с	5,0	3,15-1,05	42	440	10	0	1,1	485
Д. д-С	3,5	2,30	42	340	10	240	3,5	1190
В. с подвала	42,7	1,28	42-0,6	1380		—	—	1380
В. д »	1,6	2,90—1,28	42-0,6	65	—	—	—	65
В. с чердака	30,1	1,ч4	42-0,9	1640	—			1640
В. д »	1,6	2,93—1,44	42 0,9	90	—	—	—	90
1 Пт —С	20,8	0,81	42	710	10-0,25	-	1,025	730
Й Пл-1	6,4	0,35	42	95	—	—	—-	95
1 Пл-И	6,4	0,23	42	60	—	—	—•	60
Пл —III	6,4	0,12	42	30	—		—•	30
Пл-IV	7,4	0,07	42	20	—	—	—*	20
							7325 (6300 ккал/ч)	
Примечания: 1. Для окон и внутренних стен указаны суммарные площади трех ограждений.
2.	Коэффициенты теплопередачи наружных и внутренних дверей приняты по справочной литературе.
3.	Расчетные коэффициенты теплопередачи для окон и внутренних дверей определены как разность между их действи-
тельными коэффициентами и коэффициентами теплопередачи стен, так как пло щади окон и внутренних дверей не вычитают-
ся из площади стен.
4.	Теплопотери через наружную дверь определены отдельно (из площади наружной стены в этом случае исключена
площадь двери 3,5 м2, так как добавки на дополнительные теплопотери для наружной стены и двери разные).
5.	Коэффициент |3 равен единице плюс добавки, выраженные в долях единицы.
6.	Коэффициент теплопередачи для утепленного пола в зоне I вычислен по формулам (11.30) и (III.7): feTn= 1/(2,15+
+0,73) =0,35 Вт/(м2-К) [0,3 ккал/(ч-м2-°С)].
Теплопотери суммируют для всех помещений каждого этажа и для
здания в целом, включая теплопотери лестничных клеток.
Лестничные клетки нумеруют буквами А, Б и т. д. и определяют теп-
лопотери не по отдельным этажам, а сразу по всей высоте клеток [как
в примере (III.2)].
В жилых и общественных зданиях общие теплопотери через наруж-
ные ограждения ограничены нормами Так, средние по жилому зданию
теплопотери не должны превышать: через вертикальные ограждения с
учетом световых проемов 70 (60), через покрытия — 35 (30) и через
цокольные перекрытия—17,5 Вт/м2 [15 ккал/(ч«м2)].
111.3. ТЕПЛОПОТЕРИ НА НАГРЕВАНИЕ ВОЗДУХА И МАТЕРИАЛОВ
Количество инфильтрующегося воздуха зависит от температуры,
определяющей плотность наружного и внутреннего воздуха, от на-
правления и скорости ветра, сопротивления фильтрации воздуха, раз-
мера отверстий в ограждениях, планировки и высоты зданий. При рас-
четах принято исходить из количества фильтрующегося воздуха в еди-
ницу времени, условно отнесенного к площади ограждений (окон, две-
рей, стен и т. д.), т. е. из поверхностной плотности воздушного потока.
Теплопотери QH, Вт (ккал/ч), на нагревание наружного воздуха,
поступающего путем инфильтрации в помещения, определяют по фор-
муле
QH=MoGo/?o+0,620F)C(fB-fH),	(Ш 8)
где Л о — поправочный коэффициент, учитывающий нагревание инфильтрую-
щегося воздуха в межстекольном пространстве окон (и балконных дверей), где
воздух несколько нагревается теплотой, передающейся через окна наружу (Ло =
= 0,8 при раздельных и Ло == 1,0 при спаренных переплетах и при одинарных
окнах, дверях и воротах); Fo, F — расчетные площади соответственно окон
(и балконных дверей) и других наружных ограждений, м2; с — удельная массо-
вая теплоемкость воздуха, равная 1005 Дж/(кг«К) [0,24 ккал/(кг«° С)]; tH —
расчетная температура наружного воздуха, соответствующая параметрам Б
для холодного периода года по СНиП; Go, G — количество воздуха, поступаю-
щего путем инфильтрации через 1 м2 площади соответственно окон (и балконных
.дверей) и других наружных ограждений, кг/(ч-м2),
Количество воздуха, поступающего в 1 ч, вычисляют при известной
воздухопроницаемости наружных ограждений по формулам:
для заполнений световых проемов
Оо=(Др)2/3//?и,	(Ш.9)
где /?и — сопротивление воздухопроницанию заполнения световых проемов,
Па2/3-м2-ч/кг [(кгс/м2)2/3 м2-ч/кг]; выбор значений — см. п. II.5;
для других наружных ограждающих конструкций
G=Ap//?H,	(ШЛО)
где /?„ — сопротивление воздухопроницанию ограждающих конструкций
Па-м2-ч/кг [(кгс/м2)’М2«ч/кг]; находят в зависимости от толщины конструктив-
ных слоев (в соответствии с главой СНиП «Строительная теплотехника») как сум-
му сопротивлений отдельных слоев, расположенных в ограждении последователь-
но по направлению движения воздуха.
— 49 —
Разность давления Др у наружной и внутренней поверхностей ог-
раждающих конструкций вычисляют в центре рассматриваемого эле-
мента (окна, двери, стены, ворот, фонаря). В отличие от формулы
(11.34), применяемой при выборе конструкции ограждения, подходящей
по воздухопроницанию, разность давления Др, Па (кгс/м2), определяют
(при расчетах в системе единиц МКГСС из формулы исключают g)i
&p=g[(H—h) (Рн—pB)+0,05pHv2 (сн—с3)К—(Рв—Рд)],	(III. 11)
где Н, h — высота над поверхностью земли соответственно верхней точки зда-
ния (верха карниза, устья вентиляционной шахты, центра фонаря) и центра
рассматриваемого элемента ограждений, м, рв, рн — плотность (объемная масса
Ybi Th) соответственно внутреннего и наружного воздуха, кг/м3; он — расчет-
ная скорость ветра, выбор значений — см п II 2, К — относительное динами-
ческое давление ветра, учитывающее изменение давления вегра в зависимости от
высоты и типа местности, принимают по табл. 11.2, сп, с3 — аэродинамический ко-
эффициент соответственно для наветренной и заветренной поверхностей здания;
подбирают по таблицам в главе СНиП «Нагрузки и воздействия» или определяют
экспериментально (для зданий прямоугольной формы сн = 4~ 0,8, с3 = — 0,6);
Гв> Рд — давление воздуха в здании соответственно при балансе и дебалансе
(знаки плюс при подпоре, минус при разрежении) вентиляционного воздуха,
Па (кгс/м2), при естественной вентиляции в здании принимают рв — рд = 0.
При вычислении разности давления Л/? для жилых и обществен-
ных зданий с естественной вытяжной вентиляцией, учитывая частичную
потерю давления при движении воздуха по вентиляционным каналам,
используют вместо формулы (III.11) формулу
Ap = g [(Н-Й)(ри- 1,27)4-0,05рнц2 (сн-с3) К],	(III. 12)
включающую плотность воздуха при температуре 5° С (1,27 кг/м3).
Пример Ш.З Требуется определить разность давления воздуха в центрах
окон нижнею и верхнего этажей жилого здания прямоугольной формы по усло-
виям примера II.8 при расчетной скорости ветра рн = 4,4 м/с.
Разность давления воздуха по формуле (111.12) составляет:
для нижнею этажа при /1ПИЖ = 2,5 м и К — 0,65 (по табл. II.2)
Дрн=9,81 ((30—2,5) (1,42 — 1,27)4-
4-0,05-1,42-4,4а(0,84-0,6)0,65]=52,7 Па(5,4 кгс/м2);
дня верхнего этажа при йверХ = 26 м и К — 0,99 (по интерполяции)
Лрв = 9,81 {(30 —26) (1,42 —1,27) 4-0,05-1,42-4,42 (0,84-0,6)0,991 =
= 24,5 Па (2,5 кгс/м2).
Как видим, несмотря на нарастание ветрового давления, расчетная разность
давления воздуха для окон верхних зданий значительно сокращается вследствие
уменьшения гравитационного давления. Отметим, что при определении требуемо-
го сопротивления воздухопроницанию окон в рассматриваемом здании расчет-
ная разность давления принималась равной 44 Па (см. примеры II.8 и II.9).
Пример III.4. Требуется определить теплозатрагы на на!ревание воздуха,
инфильтрующегося через окно конструкции, выбранной в примере II.9 (площадь
3,5 м2), и оштукатуренную кирпичную стену (площадь 6 м2), расположенные на
нижнем и верхнем этажах жилого здания, по условиям примера Ш.З.
Количество воздуха, поступающего в 1 ч через 1 м2 окна [по формуле
(Ш.9)1 и стены [по формуле (III. 10)] на нижнем этаже здания, составляет;
через окно
Go н = (52,7)2/3 : 1,32 = 10,6 кг/(ч-м2);
— 50 —
через стену
(?н=52,7 : [9,81 (1,84-14,5)[ =0,33 кг/(ч-м2).
Здесь сопротивления воздухопроницанию приняты в соответствии с главой
СНиП «Строительная теплотехника» (1,8 — для кирпичной кладки из сплошно-
го кирпича толщиной более 250 мм, 14,5 — для известковой штукатурки).
Количество воздуха на верхнем этаже:
через окно
0о.в =(24,5)2/ГЗ : 1,32=6,4 кг/(ч-м2);
через стену
Ов=24,5 : [9,81 (1,84- 14,5)J =0,15 кг/(ч-м2).
Теплозатраты на нагревание инфильтрующегося воздуха по формуле (III 8):
в нижнем этаже
QH.n-=(0,8-10,6-3,5 + 0,6-0,33-6) 1005[18—(—25)] : 3600 = 371 Вт(319 ккал/ч);
в верхнем этаже
<2и.в=(0,8.6,4-3,54-0,6-0,15-6) 1005-43 « 3600 = 221 Вт(190 ккал/ч).
По результатам расчетов можно сделать выводы, что наружный
воздух поступает в помещения зданий в основном через окна; инфиль-
трацией воздуха через оштукатуренные кирпичные стены и тем более
через крупнопанельные стены практически можно пренебречь. Тепло-
потери на нагревание инфильтрующегося воздуха можно рассчитывать
только для помещений на нижнем и верхнем этажах, а для помещений
на промежуточных этажах определять путем интерполяции в зависи-
мости от расположения центров окон.
Для помещений производственных зданий, если нет необходимых
данных, теплопотери на нагревание инфильтрующегося воздуха допу-
скается принимать равными 30% основных теплопотерь через ограж-
дения (но не менее чем требуется при дебалансе объемов воздуха при-
точно-вытяжной механической вентиляции).
Для жилых комнат площадью Fn, м2, в жилых зданиях теплопотери
на нагревание инфильтрующегося воздуха, поступающего вследствие
естественной вытяжки, не компенсируемой подогретым приточным воз-
духом, дополнительно определяют по формуле
Qh=^-I Рвс (^В-+) ^п,	(III. 13)
где /4 = 3 м3/(ч-м2) — нормативный воздухообмен, отнесенный к 1 м2 пола жи-
лых комнат, который должен быть обеспечен при расчетной температуре наруж-
ного воздуха /н, соответствующей параметру А для холодного периода года по
СНиП. После расчетов принимают большее из значений, полученных по фор-
мулам (III.8) и (III. 13).
Пример III.5. Требуется определить теплозатраты на нагревание воздуха,
инфильтрующегося в жилую комна1у площадью 9 м2 в объеме нормативного воз-
духообмена, установленного для жилых зданий, в условиях Москвы.
По формуле (III. 13) найдем
QH=3-1,2 1005 [18—( —14)J 9 : 3600 =290 Вт(249 ккал/ч).
При сравнении этой величины с результатами расчетов в примере Ш.4
получим, что для комнат, находящихся в нижней половине рассматриваемого
здания, следует принять переменные значения (371 Вт и ниже) теплопотерь на
нагревание инфильтрующегося воздуха, вычисленные по формуле (II 1.8). Для
комнат, находящихся в верхней половине здания, теплопотери, найденные по
— 51 —
формуле (111.13), превышают теплопотери, определенные по формуле (III.8).
Следовательно, для этих комнат теплопотери на нагревание инфильтрующегося
воздуха необходимо считать постоянными и равными 290 Вт.
Возможны случаи, когда необходимо определить количество наруж-
ного воздуха, поступающего в помещение через щели в ограждении, при
отсутствии показателя воздухопроницаемости его конструкции. В част-
ности, это относится к качающимся «парадным» входным дверям, створ-
ки которых выполнены из сгекла В рабочее время такие входные две-
ри снабжают воздушно-тепловыми завесами для нагревания воздуха,
поступающего с проходящими людьми. В нерабочее время при за-
крытых дверях холодный воздух проникает в значительном количест-
ве в прилегающие помещения через сравнительно широкие щели по
периметру створок Затраты теплоты на нагревание этого воздуха
нельзя не учитывать при определении мощности отопительных уста-
новок.
Практически количество холодного воздуха бщ, кг/с, поступаю-
щего через щели, можно рассчитать исходя из скорости движения воз-
духа в щелях, полученной при известной разности дав пения воздуха
снаружи и внутри помещения, по формуле
~Рн	Т^2рн Др/S^,	(III. 14)
где — Ы — площадь щелей шириной Ь, м, и общей длиной I, м, — сумма
коэффициентов местных сопротивлений щели (вход и выход воздуха из щели
округленно можно оценить = 2)
Пример Ш.6. Требуется определить количество наружного воздуха, по-
ступающего в здание в Москве через закрытые входные двойные качающиеся
двустворчатые двери размером 1,6 X 2,5 м с тамбуром между ними, если раз-
ность давления воздуха Ар = 52,7 Па, а ширина щелей 5 мм (между створками —
щель двойной ширины)
По формуле (III. 14) определяем
= 0,005• 13,2 ]/2 1,42-52,7 : 4= 0,4 кг/с.
Для нагревания такого количества воздуха до 16° С noipedyeica отопитель-
ная установка мощностью 0,4 1005 (16 + 25) ~ 16 480 Вт (14 170 ккал/ч).
Входные двери в лестничные клетки многоэтажных зданий обычно
делают уплотненными (с притворами в четверть). Тогда дополнитель-
ные теплопотери на нагревание поступающего воздуха через двери вы-
числяют, как указано в п. II 1.2. Для определения теплопотерь на на-
гревание воздуха, инфильтрующегося через окна лестничных клеток
многоэтажных зданий, выполняют отдельный расчет с учетом различ-
ных разностей давления воздуха на уровне расположения окон.
Приведем пример подобных расчетов для лестничных клеток в до-
полнение к расчету теплопотерь через ограждающие конструкции
(табл. III.1).
Пример 1П.7. Требуется определить теплопотери на нагревание инфиль-
трующегося воздуха через окна лестничной клетки трехэтажного жилого здания
по условиям примера III 2, считая, что центры окон находятся на уровне верха
междуэтажных перекрытий (см. рис III 2), при цн = 4,4 м/с.
Теплопотери рассчитаны по формуле (Ш.8) без учета инфильтрации воздуха
через стены (табл. III 2).
— 52 —
Таблица III2. Расчет теплопотерь на нагревание наружного воздуха,
инфильтрующегося через окна лестничной клетки жилого здания
Размеры окна м 1	Расстояние от земли h, м	Разность высот Н—h, м	Разность Давлений Па			Количест- во воздуха GMr кг/(ч-м2)	Потери теплоты еи. вт
			гравита- ционных Дрг	ветровых Дрв	общих Др		
1,2-1,6	4	9	14,1	12,4	26,5	6,7	121
1,2-1,6	7	6	9,4	12,4	21,9	5,9	103
1,2-1,0	10	3	4,7	12,4	17,1	5,0	56
283
(243 ккал/ч)
Теплопотери на нагревание приточного вентиляционного воздуха,
подаваемого в помещение в количестве Спр, кг/с, при температуре tap
рассчитывают по формуле
Свент =ОпрС (t-в Gip)-	(III. 15)
Если /пр > /в> то теплопотери при действии приточной вентиляции
сменяются поступлением теплоты, т. е. обеспечивается воздушное
отопление помещений.
Теплопотери на нагревание поступающих в помещения снаружи
материалов, изделий, одежды, транспортных средств массой Ом, кг/с,
определяют по формуле
QMaT=GMc(/B-/M)tf,	(III 16)
где с— удельная массовая теплоемкость материала, Дж/(кг»К); среди распро-
страненных материалов теплоемкость меди 420, стали и чугуна 480, большинства
строительных материалов 840—880, верхней шерстяной- одежды 1590, изделий
из дерева 2300, воды 4187 Дж/(кг-К), tM — температура материала (температуру
металла принимают равной температуре наружного воздуха, температуру дру-
гих материалов, особенно сыпучих, а также одежды — на 10—15° С выше темпе-
ратуры наружного воздуха); В — поправочный коэффициент, выражающий сред-
нее уменьшение полной разности температуры'(/в— /м) во веем объеме материала
за время с начала нагревания Принято считать для первого часа нагревания
одиночной партии материала В = 0,4 — 0,5, а при равномерном поступлении
материалов в течение рабочего дня — общий В = 1.
111.4. ТЕПЛОПОСТУПЛЕНИЯ В ПОМЕЩЕНИЯ
При расчете мощности отопительной установки в баланс теплоты
вводят, как уже сказано, явные (излучением и конвекцией) тепловыде-
ления людей Qjj, учитывая интенсивность выполняемой работы и теп-
лозащитные свойства одежды. Отдачу явной теплоты одним человеком
(?чел, Вт (ккал/ч), определяют по формуле
Счел—Ри Род (2>5	10,3 № (35 /п)	1
[Счел = Ри Род (2,16-f-8,87	(35 —/п)] J
гле ри — коэффициент, учитывающий интенсивность работы? равен 1,0 для лег-
кой работы, 1,07 для работы средней тяжести и 1,15 для тяжелой работы, рОд —
— 53 —
коэффициент, учитывающий теплозащитные свойства одежды; равен 1,0 для лег-
кой одежды, 0,65 для обычной одежды и 0,4 для утепленной одежды; vB —
скорость движения воздуха в помещении, м/с (см, табл. II. 1); /п — температу-
ра помещения, ° С.
Теплопоступления в помещение от нагретого оборудования Q0o
определяют по данным технологического проекта или вычисляют теп-
лоотдачу от нагретой поверхности QnoB, если заданы площадь FnoB
и температура поверхности /11оп оборудования (например, печей) и
коммуникаций (труб, воздуховодов):
Спов — ' ПОВ GnoB 1ц) /" по в»
(III. 18)
Рис. Ш.З. Зависимости коэффици-
ентов полного апов, лучистого си
и конвективного ак теплообмена
от температуры /пов поверхности
(/в-20° С)
1 — вертикальная поверхность; 2 —
горизонтальная поверхность, об-
ращенная вверх
где апОв — общий (полный) коэффициент лучисго-конвективного теплообмена
на нагретой поверхности, Вт'(м2-К); определяют по формуле (II. 14) с помощью
графиков, приведенных на рис. II 1.3.
При искусственном освещении и работающем электрическом произ-
водственном оборудовании тепловыделения Qa, Вт (ккал/ч), составляют
Qa=kN (Q9=0,86ZW),
(III. 19)
где k — коэффициент, учитывающий фактическое использование мощности, за-
грузку и одновременность работы нескольких приборов или оборудования и до-
лю перехода электрической энергии в теплоту, которая поступает в помещение
(может изменяться в пределах от 0,15 до 0,95; принимается по данным техноло-
гической части проекта); N — мощность отопительных приборов или силового
оборудования. Вт.
Бытовые тепловыделения в жилых квартирах вычисляют по формуле
Сбыт =21 Дп (Q6blT -18ДП),	(III, 20)
где Fn — площадь пола отапливаемого помещения, м2.
Теплопоступления от нагретых материалов QMaT и изделий, а
также от горячих газов, выпускаемых в помещение, определяют по
формуле (III. 16), подставляя в нее разность температур (/м — /в).
Теплоту солнечной радиации Qc.p при расчете мощности отопитель-
ных установок включают в тепловой баланс в исключительных случаях
(в районах с преобладанием зимой солнечной погоды) для помещений со
световыми проемами, обращенными на юг. Обычно же эту теплоту учи-
тывают при эксплуатации отопительных установок, уменьшая тепло-
передачу приборов для экономии топлива.
— 54 —
111.5. УДЕЛЬНАЯ ТЕПЛОВАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЗДАНИЯ
Общие теплопотери здания Qon принято относить к 1 м3 его наруж-
ного объема и Г С расчетной разности температуры*. Получаемый
показатель q, Вт/(м3-К) [ккал/(ч-м3-° С)1, называют удельной тепло-
вой характеристикой здания'.
Ун (^в ^н)
(III.21)
где — объем отапливаемой части здания по внешнему обмеру, м3 (высоту
отсчитывают от поверхности земли); /в— /н—расчетная разность температуры
для основных помещений здания.
Удельную тепловую характеристику, вычисляемую после расчета
теплопотерь, используют для теплотехнической оценки конструктивно-
планировочных решений здания, сравнивая ее со средними показате-
лями для аналогичных зданий, Величина удельной тепловой характе-
ристики определяется прежде всего размерами световых проемов по от-
ношению к общей площади наружных ограждений (долей остекления),
так как коэффициент теплопередачи заполнений световых проемов
значительно выше коэффициента теплопередачи других ограждений.
Кроме того, она зависит от объема и формы зданий. Здания малого
объема обладают повышенной тепловой характеристикой, как и здания
узкие, сложной конфигурации с увеличенным периметром. Уменьшен-
ные теплопотери и, следовательно, тепловую характеристику имеют
здания, форма которых близка к кубу. Еще меньше теплопотери шаро-
образных сооружений того же объема в связи с сокращением площади
внешней поверхности.
Удельная тепловая характеристика зависит также от района
строительства зданий вследствие изменения теплозащитных свойств на-
ружных ограждений. В северных районах при относительном умень-
шении коэффициентов теплопередачи ограждений этот показатель ни-
же, чем в южных.
Приблизительное значение (без детального расчета теплопотерь)
удельной тепловой характеристики можно найти по формулам, приве-
денным в справочных пособиях, если известны размеры здания, коэф-
фициенты теплопередачи его наружных ограждений и доля остекления
стен.
Для гражданских зданий qt Вт/(м3-К), может быть ориентировочно
найдено по формуле
(1 +2d) s
а— 1,163---------------
4	УЯ
(III. 22)
где d — доля остеклени'я стен; F — площадь наружных стен, м8; S — площадь
здания в плане, м2.
Удельную тепловую характеристику используют также для ори-
ентировочного определения теплопотерь зданий по формуле
Фзд—<7о Рд Ун Gb — У»	(III.23)
-* Для жилого здания общие теплопотери относят к 1 м2 общей площади дома.
— 55 —
где — удельная тепловая характеристика зданий, соответствующая расчет*
иой разности температуры iB — /н = 18 — (— 30) — £8° С; значения даны в спра-
вочных пособиях для зданий различных назначений и объема; Р/ — поправоч-
ный коэффициент, учитывающий изменение удельной тепловой характеристика
при отклонении фактической расчетной разности температуры от 48° С; вычисля-
ют по формуле
Pi = 0,544-22/(ZB-rB).	(Ш.24)
Подобные расчеты теплопотерь зданий позволяют установить ори-
ентировочную потребность в теплоте при перспективном проектирова-
нии тепловых сетей [24] и станций.
111.6. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ
В ТЕЧЕНИЕ ОТОПИТЕЛЬНОГО СЕЗОНА
Теплозатраты на отопление зданий превышают, как правило, рас-
четные теплопотери. Это объясняется тем, что в системах отопления
неизбежны «бесполезные» (с точки зрения поддержания необходимой
температуры помещений) теплопотери, связанные с теплопередачей
через стенки теплопроводов, проложенных в неотапливаемых поме-
щениях, и с размещением отопительных приборов и труб у наружных
ограждений. Приборы, приставленные к конструкциям или встроен-
ные в них, прогревают прилегающие участки ограждений, что вызывает
увеличенный тепловой поток наружу по сравнению с рассчитанными
теплопотерями. Бесполезные теплопотери обычно оценивают в виде
некоторой доли полезных теплопотерь и ограничивают их величину.
Установлено, что бесполезные теплопотери не должны превышать 10%
расчетных теплопотерь зданий и только для общественных зданий до-
пускается увеличение их до 15%. Фактическая тепловая мощность си-
стем отопления с учетом бесполезных теплопотерь составит
<?от==(1^ М5) (?зд.	(III.25)
При эксплуатации системы отопления текущая затрата теплоты
в большинстве случаев меньше расчетной. Расчетного значения тепло-
затраты достигают только тогда, когда температура наружного возду-
ха понижается до значения, выбранного при расчете теплопотерь.
Лишь в этом случае тепловая мощность системы отопления использует-
ся целиком. Текущие (сокращенные) теплозатраты на отопление имеют
место в течение почти всего отопительного сезона (см. рис. II.5) в
связи с уменьшением теплопотерь, а также при увеличении теплопо-
ступлений в помещения против расчетных. В это время тепловая мощ-
ность системы отопления должна использоваться частично. На прак-
тике теплопередачу отопительных приборов в помещения сокращают,
понижая температуру и уменьшая количество теплоносителя, посту-
пающего в них. Процесс изменения температуры и количества тепло-
носителя в течение отопительного сезона называют эксплуатационным
регулированием системы отопления.
Известно, что теплопотери конкретного здания с определенными
размерами наружных ограждений и их сопротивлением теплопередаче
зависят от разности температуры внутреннего и наружного воздуха,
— 56 —
а ври постоянной температуре внутреннего воздуха — только от тем-
пературы наружного воздуха Принимая, что потребность для
отопления пропорциональна теплопотерям (без учета теплопоступ-
лений), среднесезонный расход теплоты на отопление получают при
средней температуре наружного воздуха в течение отопительного се-
зона. Тогда, исходя из тепловой мощности системы отопления, вычис-
ленной по формуле (Ш.25), среднесезонный расход теплоты на отопле-
ние здания
Сот ср =Сот -у-~-"Н-ср ,	(III 26)
‘в ‘н.р
где /н.Ср и /н.р — температура наружного воздуха соответственно средняя ото-
пительного сезона и расчетная в районе расположения «дания
Годовая теплопотребность на отопление здании Фот при эгом со-
ставит
®от — Сот ср z«	(Ш. 27)
где г — нормативная продолжительность отопительного сезона в данной мест-
ности.
Точнее, теплопотребность на отопление зависит от места проведе-
ния эксплуатационного регулирования, которое может выполняться
не только на тепловых станциях, но и в обогреваемых зданиях. При
таком местном регулировании появляется возможность учитывать все
факторы, влияющие на тепловой режим здания, его отдельных частей
и помещений. Тогда в данной местности показатели отопительного се-
зона будут различными для разных зданий и даже отдельных помеще-
ний в одном здании. Это позволит правильно распределять теплоноси-
тель между различными по назначениям зданиями с учетом коэффици-
ента обеспеченности (см. п. П.2), что повысит надежность работы систем
отопления. Кроме того, подобное нормирование теплораспределения
должно способствовать экономии топлива на нужды отопления зданий.
Глава IV. ВЫБОР СИСТЕМ ОТОПЛЕНИЯ
IV.1. ОБЩЕЕ СРАВНЕНИЕ СИСТЕМ ОТОПЛЕНИЯ
Результаты расчетов теплового режима используют при выборе
способа обогревания помещений и принимают за основу при проекти-
ровании системы отопления.
Тепловой комфорт в помещениях обеспечивается при равномерном
нагревании ограждений, при котором устраняются усиленные, вред-
ные для здоровья людей радиационное охлаждение и движение охлаж-
денного воздуха у пола. Однако при обычном водяном и воздушном
отоплении достичь равномерного нагревания ограждений затрудни-
тельно. Степень равномерности нагревания ограждений при эгих спо-
собах отопления можно косвенно оценить по изменению температуры
воздуха в помещении. Если принять температуру на высоте 1,5 м от
уровня пола помещения одинаковой при водяном и воздушном отопле-
— 57 —
нии, то по мере приближения к поверхности пола и потолка она не
останется постоянной и будет изменяться с различной интенсивностью
(рис. IV. 1).
Наивысшая температура воздуха в верхней зоне отмечается при воз-
душном отоплении с подачей горячего воздуха под потолком помеще-
ния. При этом повышается температура поверхности потолка и возра-
стают теплопотери наружу; однако увеличивается также благоприят-
ное для микроклимата излучение с поверхности потолка. Температура
Рис, IV.1. Изменение температуры
воздуха по высоте помещения при
отоплении
1 — воздушном, 2, з, 4 — водяном
соответственно' с радиаторами, по-
толочными и напольными пане-
лями
воздуха становится более равномерной по высоте помещения при пода-
че нагретого воздуха снизу вдоль вертикальных наружных огражде-
ний. В этом случае хотя и увеличиваются теплопотери наружу вследст-
вие возрастания температуры поверхности ограждений, ослабляются
радиационное охлаждение людей и потоки охлажденного воздуха в
помещении.
При водяном отоплении наблюдается более равномерная темпера-
тура воздуха по высоте помещений, чем при воздушном (см. рис. IV. 1),
причем равномерность температуры зависит от места расположения
и вида отопительных приборов. Место расположения и вид обусловли-
вают также отопительный эффект приборов, под которым понимают не-
обходимую их теплопередачу для обеспечения теплового комфорта в
помещении.
Сравнительный отопительный эффект прибора устанавливают по
отношению их полной теплопередачи к расчетным теплопотерям при
обеспечении теплового комфорта в помещении. Высокий отопительный
эффект (0,90—0,95) отличает потолочную панель лучистого отопления’
теплопередача потолочной панели в помещении в условиях теплового
комфорта может быть на 5—10% ниже расчетных теплопотерь этого же
помещения. Отопительный эффект напольной панели близок к единице.
Пониженный отопительный эффект характерен для вертикальных ото-
пительных приборов, размещаемых у наружных ограждений помеще-
ний: для приборов у наружной стены 1,02—1,04, у светового проема
1,05—1,10. При использовании, например, подоконной бетонной пане-
ли, встроенной в наружную стену, ее полная теплопередача должна
быть больше расчетных теплопотерь помещения на 10%.
Вместе с тем нагретая поверхность вертикальных отопительных
приборов, расположенных вдоль световых проемов (например, в виде
рамы по периметру окна), ослабляет и даже предупреждает радиацион-
ное переохлаждение людей, а струи теплового воздуха над ними от-
клоняют ниспадающие холодные потоки воздуха от нижней зоны поме-
— 58 —
щений. Взаимодействие восходящей и ниспадающей струй на верти-
кальной поверхности рассмотрено в [4].
Тепловой комфорт в помещениях должен поддерживаться в те-
чение длительного периода эксплуатации здания, и степень выполнения
этого требования определяет качество системы водяного и воздушного
отопления. Качество системы отопления оценивают такими обобщенны-
ми показателями, как санитарно-гигиеническая характеристика и на-
дежность. Принимают во внимание также экономические показатели
системы.
Стоимость устройства центральной системы воздушного отопления
близка к капитальным вложениям на систему водяного отопления;
расход металла в связи с ограниченными размерами теплообменника и
возможностью выполнять воздуховоды из бетона, асбестоцемента и
других строительных материалов часто оказывается ниже, чем в систе-
ме водяного отопления.
По капитальным вложениям преимущество перед центральными
системами имеет местная система воздушного отопления без воздухо-
водов с подачей высокотемпературного первичного теплоносителя в
теплообменник. Эксплуатационные затраты на местную систему воз-
душного отопления также ниже затрат на центральные системы. Теп-
лозатраты на отопление при центрально-воздушной системе превышают
расход теплоты при водяном отоплении вследствие возрастания беспо-
лезных попутных теплопотерь. Воздуховоды из тонколистовой стали
менее долговечны, чем трубы, а неметаллические воздуховоды требуют
частого ремонта, связанного со сравнительно быстрым нарушением их
плотности при действии в различных температурных условиях.
Технические показатели эксплуатации центральных систем отопле-
ния определяются надежностью, т. е. свойством поддерживать задан-
ную теплочодачу в помещения в течение требуемого периода времени.
Такое длительное работоспособное состояние систем отопления обеспе-
чивается при проектировании путем придания им гидравлической и
тепловой устойчивости для пропорционального изменения теплопо-
дачи в помещения при изменении общего расхода и температуры тепло-
носителя.
Качество системы отопления при положительной санитарно-гиги-
енической характеристике тем выше, чем выше тепловая устойчивость,
т. е. чем короче период ее действия с тепловым разрегулированием.
Тепловая устойчивость различных систем отопления не одинакова,
она обусловлена конструкцией системы, способами создания циркуля-
ции теплоносителя и возможностью разрегулирования действия. По-
этому при проектировании выбирают системы наиболее надежные по
конструкции и рассчитывают с учетом смягчения и даже практическо-
го исключения их теплового разрегулирования.
Большей надежностью обладает система водяного отопления. Близ-
ка к ней система местного воздушного отопления при водяном тепло-
снабжении, действие которой легко автоматизируется, хотя надежность
ее действия и понижается по мере увеличения числа побудителей цир-
куляции воздуха — вентиляторов. Тепловая устойчивость системы
центрально-воздушного отопления понижена из-за усложнения и воз-
— 59 —
можного нарушения заданного распределения воздуха по помещениям.
Все же решающими факторами в последнем случае могут оказаться по-
путное обеспечение вентиляции и устранение отопительных приборов
из помещений.
При системах водяного и центрально-воздушного отопления могут
быть обеспечены высокие гигиенические и акустические показатели,
однако они связываются с ограничениями температуры и скорости дви-
жения теплоносителя, отражающимися на экономических показате-
лях систем. Применение местной воздушной системы с высокотемпера-
турным первичным теплоносителем сопровождается понижением ги-
гиенических и акустических показателей отопления.
Радиус действия систем различен. При воздушном отоплении он
ограничен вследствие малой теплоемкости теплоносителя. При водяном
отоплении возможна значительная горизонтальная протяженность си-
стем, но высота ограничена пределом давления, допустимого для эле-
ментов систем.
Система водяного отопления обладает значительной тепловой
инерцией, особенно при массивных (бетонные приборы) и водоемких
(чугунные секционные радиаторы) отопительных приборах; система
воздушного отопления — малой инерцией. Это качество может ока-
заться важным и даже предопределяющим выбор системы. Возможно,
правда, применение воздушных клапанов для регулирования тепло-
отдачи массивных приборов с конвективным каналом, когда тепловая
инерция системы проявляется незначительно.
При сравнении и выборе систем отопления принимают во внимание
также дополнительные факторы: соответствие системы архитектурно-
планировочному решению помещений, размещение отопительных эле-
ментов в увязке со строительными конструкциями, обеспечение отде-
лочных работ, бесшумность и безопасность действия и т. п.
Приведенные показатели и свойства определяют основные области
применения систем водяного и воздушного отопления. В гражданских
и производственных зданиях получили широкое распространение в ус-
ловиях теплофикации системы водяного отопления. В производственных
зданиях с механической приточной вентиляцией преобладает воздуш-
ное отопление. Воздушное отопление используют также для перио-
дического или дежурного отопления общественных и производствен-
ных зданий.
IV.2. ВЫБОР СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ
Назначение, конструкция и условия эксплуатации зданий опреде-
ляют особенности теплового режима помещений и, следовательно, кон-
струкцию, параметры и режим действия систем отопления.
Как уже отмечено, тепловой режим помещений одних зданий под-
держивают неизменным в течение всего отопительного сезона, других
зданий — изменяют для экономии тепловой энергии с суточной и не-
дельной периодичностью, в праздничные дни, на время каникул, прове-
дения наладочных, ремонтных и других работ.
— 60 —
Здания с постоянными и переменными тепловыми режимами можно
разделить в зависимости от назначения и условий эксплуатации на от-
дельные группы.
Гражданские и производственные здания с постоянным тепловым
режимом разделим на четыре группы:
1)	здания больниц, родильных домов и лечебно-профилактических
учреждений круглосуточного использования, к помещениям которых
предъявляются повышенные санитарно-гигиенические требования;
2)	здания жилые, общежитий, гостиниц, домов отдыха, санаториев,
пансионатов, пионерских лагерей, поликлиник, амбулаторий, аптек,
здравпунктов, психиатрических больниц и других лечебно-профилак-
тических учреждений, детских яслей и садов, музеев, выставок, кар-
тинных галерей, книгохранилищ, архивов, библиотек;
3)	здания плавательных бассейнов, вокзалов, аэропортов;
4)	производственные здания с непрерывным технологическим про-
цессом и бытовые помещения таких предприятий.
В зданиях первой группы применяют водяное отопление с радиато-
рами и бетонными панелями, со встроенными в перекрытия и наруж-
ные строительные конструкции нагревательными элементами. Пре-
дельную температуру теплоносителя — воды* принимают 85° С (ме-
таллические приборы) и 95° С (бетонные приборы) с тем, чтобы тем-
пература поверхности отопительных приборов не превышала 75° С.
iJB основных помещениях лечебно-профилактических учреждений
'устраивают также центральное воздушное отопление, совмещенное
с приточной вентиляцией.
В зданиях второй группы предусматривают водяное отопление с ра-
диаторами и конвекторами, со встроенными в наружные строительные
'конструкции нагревательными элементами и стояками. Предельную
{Температуру теплоносителя — воды принимают 95° С (при однотруб-
ных системах 105° С). Для отопления лестничных клеток возможно по-
гвышение расчетной температуры воды до 150° С с использованием
^высоких конвекторов и рециркуляционных воздухонагревателей
;_(см. п. Х.2).
‘ В зданиях с круглосуточно действующей приточной вентиляцией,
jb первую очередь в зданиях музеев, картинных галерей, книгохрани-
лищ, архивов, устраивают центральное воздушное отопление.
В зданиях третьей группы применяют водяное отопление с радиа-
торами, конвекторами и другими приборами во вспомогательных поме-
щениях и воздушное отопление, совмещенное с приточной вентиляцией,
в основных залах, дополняемое в случае необходимости водяным отоп-
лением с приборами, размещаемыми под световыми проемами. Предель-
ную температуру теплоносителя — воды принимают 150° С (в бассей-
нах— 115° С). В вестибюлях и проходах вокзалов и аэропортов, во-
круг ванн плавательных бассейнов устраивают водяное отопление с на-
польными панелями. Средняя температура обогреваемой поверхности
* Здесь и далее предельная температура теплоносителя воды указана для
вертикальных отопительных приборов, расположенных на высоте не более 1 м
от уровня пола.
— 61
пола вестибюлей и проходов не должна превышать 30° С, обход-
ных дорожек и скамей в бассейнах — ЗГ С, причем температура по
оси нагревательных элементов в бассейнах не должна превышать
35° С.
В зданиях четвертой группы с непрерывно действующей приточной
вентиляцией предусматривают центральное воздушное отопление;
без приточной вентиляции — местное воздушное отопление. Водяное
отопление с приборами под световыми проемами применяют при распо-
ложении рабочих мест близ этих проемов, а также в бытовых помещени-
ях этих зданий.
Водяное отопление не допускается в зданиях с производствами, от-
несенными по взрывопожарной и взрывной опасности к категориям
А, Б и Е, в тех случаях, когда в помещениях выделяются, хранятся
или применяются вещества, способные к самовозгоранию, взрыву или
разложению при взаимодействии с водой, а также когда в помещениях
выделяются газы, пары или пыль, способные к самовоспламенению при
соприкосновении с горячей поверхностью приборов и труб (например,
пары сероуглерода).
Предельную температуру теплоносителя 150° С принимают при от-
сутствии взрыво- и пожароопасной пыли или аэрозолей. При наличии
такой пыли в помещениях с производством, отнесенным по взрывопо-
жарной, взрывной и пожарной опасности к категории В, температуру
теплоносителя ограничивают 130° С; в помещениях с производствами,
отнесенными к категориям А, Б и Е, — 110° С. Кроме того, температу-
ра теплоносителя—воды или воздуха не должна превышать 80% тем-
пературы самовоспламенения газов, паров или пыли,, выделяющихся
в помещениях.
В системах водяного отопления зданий с производствами, отнесен-
ными к указанным выше категориям, применяют отопительные при-
боры с гладкой поверхностью и устанавливают их без ниш.
Гражданские и производственные здания с переменным тепловым
режимом можно разделить также на четыре группы:
1)	здания школ и других учебных учреждений, управлений, на-
учных и проектных учреждений, конструкторских бюро, контор и чи-
тальных залов, предприятий связи, бань, предприятий промышленных
и обслуживания населения, в которых работают сидя близ световых
проемов, вспомогательные здания и помещения промышленных пред-
приятий (объемом более 1500 м3);
2)	здания зрелищных предприятий и спортивные сооружения;
3)	здания прачечных, душевых павильонов, предприятий торговли
и общественного питания, промышленных предприятий, в которых ра-
ботают стоя; вспомогательные здания и помещения объемом 1500 м3
и менее, бытовые помещения промышленных предприятий;
4)	производственные неутепленные здания и помещения.
В зданиях первой группы применяют водяное отопление с радиато-
рами и конвекторами (в школах и банях конвекторы допустимы только
во вспомогательных помещениях), используемое как дежурное или с
различной интенсивностью в рабочее и нерабочее время. Предельную
температуру теплоносителя — воды принимают 95° С (при однотруб-
— 62 —
пых системах 105° С). Для отопления лестничных клеток возможно по-
вышение расчетной температуры воды до 150° С. В рабочее время осу-
: ществляют также центральное воздушное отопление, совмещенное с
приточной вентиляцией, используемое, если возможно, для дежурного
отопления с полной рециркуляцией воздуха. Предельную температуру
теплоносителя — воздуха принимают 70° С.
В зданиях второй группы устраивают водяное отопление с радиа-
торами, конвекторами и другими приборами во вспомогательных поме-
щениях и дежурное местное воздушное отопление основных 'залов,
дополняемое в случае необходимости водяным отоплением с приборами,
размещаемыми под световыми проемами залов и в чердачном поме-
щении над зрительными залами. Предельную температуру теплоноси-
теля— воды принимают 115° С. Для воздушного отопления исполь-
зуют также приточную вентиляцию залов. В вестибюлях предусматри-
вают водяное отопление с напольными панелями.
В зданиях третьей группы осуществляют водяное отопление с ра-
диаторами, конвекторами и другими приборами (в прачечных, душе-
вых — с радиаторами или гладкими трубами) и дежурное местное воз-
душное отопление основных крупных помещений, дополняемое в случае
необходимости водяным отоплением с приборами, размещаемыми под
световыми проемами (с ограничениями, перечисленными для четвертой
группы зданий с постоянным тепловым режимом). Предельную темпе-
ратуру теплоносителя принимают 150° С (при отсутствии в помещениях
взрыве- и пожароопасной пыли или аэрозолей). В производственных
помещениях применяют также центральное воздушное отопление, сов-
мещенное с приточной вентиляцией.
В зданиях четвертой группы предусматривают периодически дей-
ствующее воздушное отопление со струйной подачей нагретого воздуха
для обслуживания отдельных участков рабочих зон и площадок..
Для отопления складских зданий принимают системы отопления
как для производственных зданий с учетом противопожарных и са-
нитарных требований в зависимости от вида хранимых в них изделий
и материалов.
Отопление производственных помещений, технологический про-
цесс в которых связан с выделением легковозгоняемых ядовитых ве-
ществ, проектируют по специальным нормативным документам.
Дежурное отопление предусматривают в нерабочее время или во
время перерывов в использовании помещений, когда по условиям тех-
нологии производства и эксплуатации оборудования, приборов и ком-
муникаций необходимо поддерживать температуру воздуха выше
0° С. Дежурного отопления не предусматривают при расчетной темпе-
ратуре наружного воздуха для отопления выше — 5° С.
У дверей главных входов, ворот и наружных технологических прое-
мов гражданских (например, для загрузки декораций) и производствен-
ных зданий применяют отопительные установки периодического дейст-
вия, создающие воздушно-тепловые завесы в открытых проемах. Воз-
душно-тепловые завесы устраивают при кондиционировании воздуха,
недопустимости снижения температуры или значительных влаговыделе-
ниях (плавательные бассейны и др.) в помещениях. Воздушно-тепло-
63
вне завесы осуществляют также у наружных ворот (при отсутствии там-
буров или шлюзов), открываемых чаще чем 5 раз или не менее чем на
40 мин в смену, а также у открытых технологических проемов при рас-^
четной температуре наружного воздуха для холодного периода года*
(параметр Б) — 15° С и ниже Их проектируют у входных дверей, че-
рез которые (через один тамбур) проходят 400 чел/ч и более при расчет-
ной температуре (параметр Б) от — 15 до — 25° С, 250 чел/ч и более
при температуре от — 26 до — 45° С и 100 чел/ч и более при температу-
ре ниже—45° С При расчетной температуре — 15° С и ниже воздушно-
тепловые завесы предусматривают в тамбурах входов для посетителей
в предприятиях общественного питания с числом мест в залах 100 и
более, в магазинах с торговыми залами общей площадью 150 м2 и более.
В сельскохозяйственных зданиях (животноводческих, птицеводче-
ских, культивационных) применяют центральное воздушное отопление,
местное воздушное отопление и водяное отопление в зависимости от
задаваемого теплового режима, наличия и режима действия приточной
вентиляции.
IY.3. ЭКОНОМИЧНОСТЬ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ
Проектное решение системы отопления должно отвечать главному
направлению современной экономической политики страны—дальней-
шему повышению эффективности, интенсификации всего общественно-
го производства на основе ускорения научно-технического прогрес-
са Новые научно технические исследования позволяют поставить во-
прос о пересмотре в сторону повышения принятой температуры тепло-
носителя При этом возможно достижение экономии металла, затрачи-
ваемого на устройство систем отопления
Экономичность системы отопления обусловлена стоимостью мате-
риалов и оборудования, изготовления и сборки, а также эксплуатации..
К основным показателям экономичности относятся! технологичность
конструкции, масса и габариты элементов, затраты труда л объем строи-
тельных работ, сроки изготовления и монтажа, затраты на наладку,
управление и ремонт Технологичность конструкции является понятием
относительным, но включает такие реальные факторы, как упрощение
схемы, унификация и уменьшение числа деталей, применение норма-
лей, удобство сборки, которые обеспечивают изготовление и монтаж с
минимальными затратами времени, средств и труда.
Создание экономичных систем отопления, очевидно, невозможно
без технической их модернизации, без внедрения новой техники на
основе механизации и автоматизации. В настоящее время начали при-
менять малометальные отопительные приборы. Системы отопления рас-
членяют на ряд повторяющихся монтажных узлов, состоящих из ти-
повых деталей и соединяющихся между собой при помощи типовых
компенсирующих элементов. Известны, например, унифицированные
приборные узлы систем водяного отопления, разработанные в Москве
(входящие в единый каталог изделий для строительства) и в Ленин-
граде.
•мА 64
Унификация узлов и деталей систематизирует проектную работу,
а главное, существенно повышает механизацию процесса изготовления
и снижает стоимость и продолжительность монтажа систем. Экономи-
ческий эффект возрастает при проведении технико-экономического ана-
лиза проектных решений. Такой анализ позволяет приближаться к
оптимальному варианту — выбору системы отопления, наиболее ра-
циональной в данных конкретных условиях.
При экономическом сравнении вариантов системы применяют такие
показатели, как капитальные вложения К, эксплуатационные затраты
С, продолжительность строительно-монтажных работ и производитель-
ность труда. В обычных случаях используют часть этих показателей.
Иногда сравнивают системы отопления с различными приборами, но с
одним видом теплоносителя и с одной схемой, и это делается только по
капитальным вложениям и затратам металла. Чаще'всего сопоставляют
системы по капитальным вложениям и эксплуатационным затратам
(имея в виду также сроки использования сравниваемых систем). И
только в сложных ситуациях, например при распределении капиталь-
ных вложений по годам и очередям строительства, учитывают сроки
монтажа, производительность труда и наличие трудовых резервов.
Не вызывает сомнения экономичность варианта, которому присущи
и меньшие капитальные вложения и меньшие эксплуатационные за-
траты. Чаще сопоставляют варианты, один из которых имеет мелылие
капитальные вложения, а другой — меньшие эксплуатационные за-
траты. Так, при уменьшении диаметра труб водяной насосной системы
отопления капитальные вложения уменьшаются, но увеличивается рас-
ход электроэнергии, при автоматизации системы увеличиваются капи-
тальные вложения, но уменьшаются эксплуатационные затраты. Эко-
номически более эффективный вариант выявляют в подобных случаях
в зависимости от срока окупаемости дополнительных капитальных вло-
жений, определяемого по формуле
_ К!-К2
Сг —Cj
(IV 1)
Если этот срок z гн, т. е. равен или меньше нормативного сро-
ка, то целесообразно осуществить вариант с большими капитальными
уложениями Ki и меньшими годовыми эксплуатационными затратами
Ci. Если z > гн, то целесообразен вариант с меньшими капитальными
Сложениями К2 и большей стоимостью эксплуатации С2. Нормативный
срок zH окупаемости вложений в системы отопления установлен рав-
ным 8,33 года независимо от вида здания и характера производства.
При экономическом сопоставлении нескольких вариантов систем
для каждого из них находят так называемые приведенные затраты!
*	П = —+C=0,12K+G ,
.	2н
(IV.2)
|i более эффективным считается вариант, имеющий наименьшие при-
веденные затраты за нормативный срок окупаемости.
8 ЗаА. 1303
— 65
Пример IV. 1. Сравним затраты на монтаж и эксплуатацию двух систем
отопления здания: центральной воздушной 1 при Ki = 21 и — 6,4 тыс. руб.j
водяной 2 при К2 = 28 и С2 = 5,0 тыс. руб.
По формуле (IV.2) находим:
Пл=0,12 21-1-6,4 = 8,92 тыс.руб.
П2=0,12-284-5,0=8,36 тыс.руб.
Следовательно, в данном случае система водяного отопления экономически
более эффективна, чем центральная система воздушного отопления.
Годовые эксплуатационные затраты состоят из прямых расходов
на обслуживание систем отопления Спр и амортизационных расходов
А, т. е.
С = Спр 4~А.	(IV 3)
Прямые эксплуатационные расходы складываются из годовых за-
трат на получаемую тепловую энергию (топливо), электроэнергию, за-
работную плату (с начислениями) обслуживающего персонала, управ-
ление системой и текущий ремонт.
Годовые затраты на текущий ремонт систем отопления гражданских
зданий составляют: водяной панельной — 2%; воздушной гравита-
ционной— 2,5%; воздушной местной вентиляторной — 3%; водяной
радиаторной и конвекторной — 4%; воздушной центральной вентиля-
торной — 6% стоимости системы *. Стоимость текущего ремонта систем
отопления производственных зданий принимают в размере 20% суммы
амортизационных отчислений.
Амортизационные расходы включают годовые затраты на капиталь-
ный ремонт системы и отчисления на полное восстановление капиталь-
ных вложений (могут определяться в долях сметной стоимости системы)
(табл. IV. 1).
Отчисления на восстановление капитальных вложений связаны с
нормативным сроком службы систем, определяемым исходя из сроков
физического износа радиаторов (40 лет), труб (30 лет), чугунных кот-
лов (25 лет), насосных и вентиляторных агрегатов, тепловой изоляции
(10 лет). Срок службы определяется не только физическим, но и мо-
ральным износом'систем отопления, причем моральным износом можно
считать потерю способности поддерживать температуру всех обслу-
живаемых помещений на требуемом уровне.
По мере повышения требований к тепловому режиму помещений
срок службы систем должен сокращаться. Можно ожидать, например,
дальнейшего сокращения (до 25 лет в 90-х годах) нормативного срока
службы распространенных систем водяного отопления, который в на-
стоящее время принимается равным 30—35 годам (уже более коротким,
чем 30 лет назад)
При сопоставлении различных систем отопления должны соблю-
даться равные или хотя бы близкие эксплуатационные требования для
всех вариантов- системы должны обеспечивать выполнение санитарно-
* Методика определения экономической эффективности новой техники в
санитарно-технических устройствах жилых и гражданских зданий. М.: Строй-
издат, 1964. — 40 с.
- 66 —
гш иеннческих, противопо-
жарных и противовзрывных
требований, а также долж-
ны обладать равноценной
надежностью. Тепловая ус-
тойчивость какой-либо си-
стемы отопления может
быть повышена за счет при-
менения дополнительных
автоматических приборов,
насосов и арматуры. Это
.требует дополнительных
капитальных вложений
^Сдоп—К2—Ki, но дает воз-
можность сократить пере-
расход теплоты (С2 < CJ.
Годовой экономический эф-
фект может быть найден по
формуле
ЭФ=ДС—0,12КДОП, (IV.4),
Таблица IV.1. Нормы амортизационных
отчислений по системам
отопления зданий (5|
Система отопления	Отчисления, % стои- мости системы		
	на капи сальный ремонт	на полное восстанов- ление	всего
Водяная. панельная	1,5	5,0	6,5
радиаторная и конвек-	2,0	5,0	7,0
торная Воздушная: гравитационная	1,0	5,0	6,0
местная вентиляторная	1,5	4,0	5,5
центральная »	2,1	10,0	12,1*
* Нормы амортизационных отчислений но основ-
ным фондам народного хозяйства СССР. Госплан
СССР М Экономика, 1974
где АС = С] — С2 — годовая экономия эксплуатационных затрат по сравни-
ваемым вариантам, руб/год.
Пример IV.2. Определим годовой экономический эффект применения водя-
ного отопления вместо центрального воздушного по условиям примера IV. 1.
По формуле (IV.4) находим
Эф =(6,4 — 5,0)—0,12(28 —21) = 1,40 —0,84 =0,56 тыс.руб.
Затем по истечении нормативного срока окупаемости ежегодная экономия
будет равна 1,4 тыс руб.
Различие в тепловом комфорте, создаваемом в помещениях при
сравниваемых системах отопления, учитывают изменением срока служ-
бы и степени использования площади помещений. Для системы, обес-
печивающей более комфортные условия, увеличивают расчетный срок
службы на 5—10 лет (считаясь с меньшим моральным износом), а так-
же учитывают более полное использование рабочей площади помеще-
ний в холодное время года (за счет изменения размеров зоны диском-
форта), добавляя часть затрат на строительные работы по обесценен-
ной площади к сметной стоимости другой системы.
Вместе с тем возможно, что при рассмотрении различных вариантов
системы отопления решающими для выбора окажутся такие дополни-
тельные, но важные в конкретных условиях факторы, как наличие обо-
рудования, необходимость частичного ввода системы в эксплуатацию
и т. п.
IV.4. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ УСЛОВИЯ ВЫБОРА СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ
При выборе систем отопления для обеспечения заданного теплового
режима отапливаемых помещений учитывают также конструктивные и
3*	— 67 —
эксплуатационные условия и ограничения, установленные на основа-
нии опыта проектирования и эксплуатации систем.
В системах отопления здания, жилого района или промышленной
площадки принимают единый вид теплоносителя для унификации обо-
рудования, приборов и материалов. Давление теплоносителя устанав-
ливают в соответствии с механической прочностью выбранных элемен-
тов системы.
В зданиях, включающих отдельные помещения иного назначения
(например, пункт обслуживания населения в жилом доме), предусмат-
ривают одну общую систему отопления. Крупные помещения или ком-
плексы помещений специального назначения при основном здании (на-
пример, магазин, пристроенный к жилому дому; бытовые помещения
производственного здания) оборудуют отдельными системами отопле-
ния
В зданиях устраивают отдельные системы или ответвления от об-
щих систем отопления для обогревания помещений, различно ориен-
тированных по сторонам горизонта, с резко изменяющимся недостат-
ком теплоты или предназначенных для периодического пребывания и
работы людей с целью уменьшения в случае необходимости расхода теп-
лоносителя или даже частичного выключения отопления Теплопрово-
ды систем отопления с местными приборами прокладывают в зданиях,
начиная от распределительных коллекторов, отдельно от тепло-
проводов систем периодического отопления и теплопроводов для воз-
духонагревателей систем воздушного отопления и воздушно-тепло-
вых завес
В производственных зданиях и помещениях, оборудованных цент-
рализованной приточной вентиляцией, применяют главным образом
воздушное отопление. Число и мощность центральных систем воздуш-
ного отопления определяют в зависимости от деления на системы и от
трассировки воздуховодов приточной вентиляции. Отопительные при-
боры небольших вспомогательных помещений в цехах (например, по-
мещения мастера, кладовой ОТК) присоединяют последовательно /по
однотрубной схеме) к теплопроводам для воздухонагревателей систем
воздушного отопления
В системах водяного отопления отдают предпочтение однотрубной и
бифилярной с; ei ам соединения местных отопительных приборов и ис-
кусственному (насосному) побуждению циркуляции воды. Тепловую
мощность и протяженность систем отопления определяют исходя из теп-
ловой нагрузки отдельных стояков в вертикальных системах или по-
этажных ветвей в горизон сальных системах и располагаемого циркуля-
ционного давления
Максимальная тепловая мощность стояков и поэтажных ветвей ди-
аметрами 10 15 и 20 мм подсчитанная при предельно допустимой по
СНиП скорости движения воды для основных помещений гражданских
зданий, дана в табл. IV 2 В тех случаях, когда допустима более высо-
кая скорость движения воды в трубах и отопительных приборах, тепло-
вая мощность стояков и поэтажных ветвей, указанная в таблице, может
быть превышена при условии достаточности циркуляционного давле-
ния.
— 68 ~
Таблица IV2 Максимальная тепловая мощность стояков и поэтажнык
ветвей систем водяного отопления
Расчетный перепад температуры воды °C	Тепловая мощность при внутреннем диаметре труб и скорости движения воды					
	6 мм (? = 1,5 м/с		dB=15,7 мм,»=1,2м/с		dB«2i,2 мм, ш=1 м/о	
	кВт	ккал/ч	кВт	ккал/ч	кВт	ккал/ч
85—65	15,7	13 500	19,5	16 700	29,5	25 400
95—70	19,6	16 800	24,3	20 900	37	31800
105—70	27,4	23 600	34	29 300	52	44500
150—70	62,6	53 800	78	67 000	118	102000
При выборе диаметра стояков и поэтажных ветвей имеют в виду,
что при высокой скорости сопротивление движению воды в них может
быть слишком велико для местных циркуляционных насосов, разви-
вающих сравнительно небольшое давление. Вместе с тем увеличение
сопротивления движению воды в стояках и поэтажных ветвях жела-
тельно при значительной разности давления в наружных теплопрово-
дах, вводимых в здание
В системах водяного отопления гражданских зданий массового стро-
ительства, возводимых из сборных строительных конструкций, целе-
сообразно применение нагревательных элементов и стояков, встроенных
в эти конструкции, если это не вызывает дополнительного расхода теп-
лоты на отопление зданий
Высота систем отопления имеет предел, ограниченный допустимой
величиной гидростатического давления в элементах систем водяного
отопления или понижения температуры нагретого воздуха из-за попут-
ного охлаждения в вертикальных каналах систем воздушного отопле-
ния. Высоту двухтрубных систем водяного отопления и канальных
систем воздушного отопления ограничивают также, опасаясь наруше-
ния расчетного теплового режима (теплового разрегулирования) вслед-
ствие непропорциональной теплоподачи в помещения под влияни-
ем изменяющегося естественного циркуляционного (гравитационно-
го) давления
В зависимости от гидростатического давления, допустимого для от-
дельных видов отопительных приборов, а также для арматуры, высо-
та систем водяного отопления не должна превышать (с некоторым запа-
сом) 55 м при использовании чугунных и стальных приборов и 90 м для
приборов со стальными греющими трубами. Высоту канальных систем
воздушного отопления делают не более 15 м во избежание применения
воздуховыпускных клапанов повышенного аэродинамического сопро-
тивления для уменьшения вертикального теплового разрегулирования
„систем.
— 69 -
IV J. ОСОБЕННОСТИ ВЫБОРА СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ '
В ЗДАНИИ С ПЕРЕМЕННЫМ ТЕПЛОВЫМ РЕЖИМОМ
К переменному тепловому режиму прибегают в общественных и про-
изводственных зданиях для экономии тепловой энергии на их отопле-
ние. При этом экономия по сравнению с теплозатратами в постоянно
действующей системе отопления достигается главным образом за счет
понижения температуры помещений.в нерабочее время. В помещениях
применяют прерывистое отопление со снижением и даже полным отк-
лючением теплоподачи. При отключении отопления в нерабочее вре-
мя допускают естественное понижение температуры помещений до та-
кого уровня, при котором все же можно избежать конденсации водя-
ного пара воздуха на внутренней поверхности наружных ограждаю-
щих конструкций (за исключением световых проемов)
Нормами предусматривается 30—40%-ная относительная влаж-
ность воздуха в рабочих помещениях в холодное время года. Фактичес-
ки зимой относительная влажность воздуха в помещениях не достигает
и 30%. Будем считать, что к концу рабочего дня относительная влаж-
ность воздуха в помещениях при температуре 20—22° С повышается
до 40%. Исходя из этих условий определим, что понижение темпера-
туры помещений в нерабочее время возможно до 8—10° С. При этом еще
сохранится достаточный запас против температуры точки росы. Для
производственных помещений минимальная температура, как известно,
принята равной 5° С.
Для переменного теплового режима рабочих помещений характерна
суточная периодичность. В течение суток выделяют рабочее время, ког-
да внутренние теплопоступления (например, от оборудования, лю-
дей) в той или иной мере компенсируют теплопотери (цеха, аудитории)
— 70 —
и требуется главным образом вентиляция помещений (режим вентили-
рования). Нерабочее время делят на период естественного охлаждения
помещений при отсутствии каких-либо теплопоступлений (режим ох-
лаждения) и период усиленного нагревания помещений перед началом
.работы (режим нагревания или, как говорят, «натопа»). Кроме того,
(•устанавливают недельную периодичность теплового режима, связан-
ную с субботне-воскресным перерывом в работе (в учебных заведени-
ях — с воскресным Нерерывом).
Для иллюстрации на рис. IV. 2 показаны изменения теплопоступле-
.ний, температуры воздуха /в и поверхности ограждений тв помеще-
ния, в котором работают от 9 до 18 ч пять дней в неделю при условно-
постоянных теплопотерях (?пот. Принято, что <2ВЫД < QnoT; поэтому
на рисунке изображено, что в течение рабочего времени (в режиме
вентилирования) температура помещения несколько понижается. По-
казано, что отопительная установка мощностью Q0T, превышающей
^расчетные теплопотери помещения, включается до начала работы (ре-
жим натопа), а также в промежутке между пятницей и понедельни-
ком, когда температура помещения /п понижается до установленного
минимального уровня £п.мин. Продолжительность нагревания помеще-
ния отличается в рабочие дни и в понедельник, так как исходная
.температура помещения различна.
Прерывистая теплоподача вызывает периодические изменения тем-
пературы помещения, зависящие от его тепловых свойств, величины и
продолжительности теплопоступлений. Конвективная теплота от ото-
пительной установки поступает в воздух помещения и от него переда-
ется внутренним поверхностям ограждений. Температуры воздуха и
поверхности ограждений несколько отличаются, и их изменения не
совпадают во времени (см. рис. IV.2, б).
Для расчета изменения температуры воздуха и поверхности ограж-
дений определяют показатели теплоусвоения и теплопоглощения по-
мещения 14].
Показатель теплоусвоения помещения Уп, характеризующий из-
менение температуры внутренней поверхности ограждений, находят
по формуле (без учета температуры поверхности оборудования, имею-
щегося в помещении):
(IV.5)
где Vt — коэффициент теплоусвоения отдельной поверхности, имеющей пло-
щадь определяют согласно указаниям в главе СНиП «Строительная тепло-
техника».
Показатель теплопоглощения помещения Рп, выражающий измене-
ние температуры воздуха помещения, вычисляют как сумму теплопог-
лощений ограждений и оборудования Роб, находящегося в помещении:
Pn=2PiFi + POQ,	(IV.6)
где Pi — коэффициент теплопоглощения отдельного ограждения; находят по
формуле
Р^~-------^-j---;	(IV. 7)
— 71 —
Таблица IV.3. Показатель теплоустойчивости ограждающих конструкций
помещения (наружные стены оштукатурены)
Материя ч конструкции со стороны помещения				Показатель теплоустой- чивости Уп/Л
наружных стен	по'-олка	пола	внутренних стен	
Шлакобетон (р=2100 кг/м3)	Железобе- тон	Линолеум	Г ипсобетон	3.05
Кирпич	То же	»	Кирпич	2,65
	>	»	Сухая штукатурка (р —800 кг/м3)	1,95
Шлакобетон (р==800 кг/м3)	Фибролит (р== =300 кг/м3)	Паркет	То же	1,15
здесь аК4 — коэффициент конвективного теплообмена на поверхности рассматри-
ваемого ограждения.
Между показателями теплопоглощения и теплоусвоения помещения
существует связь, аналогичная связи в формуле (IV.7):
Рп = —р-~(IV.8)
где Л — показатель"интенсивности конвективного теплообмена на всей площади
поверхности ограждений помещения:
A=2aK.iFi=^SA;	(IV.9)
здесь сск — осредненный по поверхности ограждений коэффициент конвективно-
го теплообмена
Зная показатель интенсивности конвективного теплообмена Л,
можно определить, на сколько градусов изменение температуры возду-
ха А/в превысит изменение температуры всех поверхностей Атв, если
в помещение подается конвективная теплота Q0T:
Д^в=Атв+-—-•	(IV.10)
На основании формулы (IV.8) установим, что при прерывистом теп-
лопоступлении в помещения изменение как температуры воздуха, так
и температуры внутренней поверхности ограждений зависит от отно-
шения показателей Уп и А, характеризующих теплоустойчивость по-
мещений. Значения отношения <УП/А для ограждающих конструкций
из различных материалов приведены в табл. IV.3 применительно к ра-
бочему помещению площадью около 50 м2 с тремя окнами.
Минимальная температура воздуха, которая устанавливается в по-
мещении к концу периода охлаждения, зависит от теплозащитных
свойств наружных ограждений, а также от теплоустойчивости помеще-
ния. Для примера на рис. IV. 3 показано влияние теплоустойчивости
на температуру воздуха к концу периода охлаждения рядового поме-
щения, находящегося на среднем этаже здания. Расчеты выполнены
В. Балиньским (в МИСИ) для рабочего помещения (класса школы) при
in — — 20° С в рядовой день недели, когда учебные занятия проводят-
— 72 —
ся от 8 ч 30 мин до 14 ч 30 мин,
а дополнительные занятия с по-
ловиной учащихся (продленный
день) — от 14 ч 30 мин до 17 ч
30 мин. Видно, что минималь-
ная температура воздуха после
ночного охлаждения помещения
возрастает по мере увеличения
теплоустойчивости ограждаю-
щих конструкций.
Анализ влияния теплоустой-
чивости на теплозатраты при
прерывистом отоплении помеще-
ний показывает, что экономия
тепловой энергии уменьшается
при повышении тепловой инер-
ции ограждений. Это объясняет-
ся увеличением теплопотерь в
Рис. IV.3. Изменение минимальной темпера-
туры воздуха после ночного охлаждения
(без отопления) помещений, имеющих окна
с двойным (сплошная линия) и тройным
(пунктирная линия) остеклением, при /и=
=—20° С
период охлаждения помещений,
в которых сохраняется сравнительно более высокая температура воз-
духа. Кроме того, при повышении теплоустойчивости (увеличении по-
казателя Уп/А) приходится прибегать к более продолжительному на-
греванию помещений перед началом работы с соответственным сокра-
щением периода охлаждения. Все это приводит к некоторому увеличе-
нию (до 4—5%) теплозатрат на отопление таких помещений по срав-
нению с помещениями, имеющими пониженную теплоустойчивость,
при натопе которых быстрее могут быть достигнуты комфортные ус-
ловия.
Экономия тепловой энергии, получаемая при переменном тепловом
режиме, зависит также от теплозащитных свойств ограждающих конст-
рукций помещений и от тепловой мощности систем отопления. Тепло-
защиту ограждений можно повысить прежде всего путем замены двой-
ного остекления окон тройным. При этом уже достигается существен-
ное уменьшение теплозатрат на отопление. Применение переменного
теплового режима при тройном остеклении окон обеспечивает допол-
нительную экономию, которая получается при сокращении продолжи-
тельности и даже устранении промежуточных натопов (см. рис. IV.2)
в условиях длительного охлаждения помещений в воскресные и празд-
ничные дни. Действительно, длительность периода охлаждения может
быть в этом случае заметно увеличена вследствие относительного по-
вышения минимальной температуры воздуха в помещениях на 2,5—
—3°С (см. рис. IV.3).
Применение окон с тройным остеклением вызывает увеличение ка-
питальных затрат на строительство зданий. Однако в связи со сниже-
нием теплозатрат и мощности систем отопления это мероприятие эко-
номически выгодно: приведенные затраты (см. п. IV.3) уменьшаются на
7—8% (при расчетной tn == — 20°С).
Повышение тепловой мощности системы отопления (по сравнению с
мощностью постоянно действующей системы отопления) при прочих.
73 —
равных условиях также экономически целесообразно даже при двой-
ном остеклении световых проемов здания. Чем больше мощность сис-
темы отопления, гем большее понижение температуры воздуха поме-
щений можно допустить к концу периода охлаждения. Дополнитель-
ные затраты на увеличение мощности окупаются за счет уменьшения
эксплуатационных расходов достаточно быстро, особенно при повышен-
ной стоимости тепловой энергии и длительном отопительном сезоне.
Тепловую мощность систем прерывистого отопления следует при-
нимать не менее 150—160% мощности постоянно действующей системы
отопления (мощность можно повышать до 220 и даже 300%). Системы
прерывистого отопления могут быть чисто воздушными с использова-
нием установок приточной вентиляции помещений, могут быть водя-
ными с подачей дополнительного количества высокотемпературной
воды в режиме натопа. Более гибким в эксплуатации является комбини-
рованное воздушное и водяное отопление, особенно когда в помеще-
ниях работают близ световых проемов.
Конструктивно и эксплуатационно система отопления при этом де-
лится на две части: так называемые фоновую (водяную) и догревающую
(воздушную). Фоновая часть водяного отопления упрощенной кон-
струкции предназначается для постоянного использования в холодные
периоды отопительного сезона и периодического — в теплые периоды.
Догревающая часть должна работать только в режиме натопа, а при
сочетании с приточной установкой еще и в режиме вентилирования.
Тепловая мощность водяной фоновой системы отопления по расче-
там, проведенным в МИСИ, может составлять всего 30—40% мощности
постоянно действующей системы отопления. Тепловая мощность воз-
душной догревающей части устанавливается в зависимости от прини-
маемой в расчетных условиях температуры подаваемого в помещения
воздуха. Эту температуру можно варьировать в пределах от 40 до 70° С
с тем, чтобы в кратчайший срок обеспечивать тепловой комфорт в по-
мещениях (в общественных зданиях 18° С iB <1 23° С, тв 15°С).
Для примера ниже приведены полученные в результате расчетов
режимы работы комбинированной системы отопления в учебном зда-
нии (при тройном остеклении окон и показателе теплоустойчивости
учебных помещений Уп/Л == 1,95).
Вариант 1: для здания принята комбинированная система отопле-
ния прерывистого действия сравнительно малой тепловой мощности
(150% мощности обычной системы водяного отопления).
Водяная (фоновая) часть системы должна работать постоянно при
отрицательной температуре наружного воздуха. Воздушная (догреваю-
щая) часть должна работать в режиме натопа 5 ч (13 ч после воскрес-
ного дня) при /н = — 20° Си 1 ч (3 ч после воскресного дня) при t„ =
= 0° С.
Вариант 2: для здания принята система прерывистого отопления
большой мощности (300%). Водяная (фоновая) часть системы должна
работать постоянно только при /н = — 10° С и ниже. Воздушная
(догревающая) часть должна работать в режиме натопа 2 ч (6 ч после
воскресного дня) при tH — — 20° С, 1 ч (4 ч) при /н = — Н,5° С,
2 ч (5 ч) при /н = 0° С и выключенной фоновой части.
74 —
Комбинированная система отопления должна быть автоматизиро-
вана с программным управлением для выполнения расчетного режима
работы.
На случай неожиданного резкого понижения температуры наруж-
ного воздуха в контрольных помещениях должны быть установлены
датчики «минимальной» температуры. По сигналу от них догревающая
часть системы отопления должна включаться в дополнительный режим
натопа с тем, чтобы повысить температуру помещений (например, на
10° С). Для исключения перегревания отдельных помещений при зна-
чительных теплопоступлениях в рабочее время следует у отопительных
приборов фоновой части системы устанавливать индивидуальные регу-
ляторы температуры
Дальнейшая экономия тепловой энергии на отопление зданий может
быть получена при разделении воздушной (догревающей) части систе-
мы на две зоны с отдельными зональными подогревателями воздуха.
В первой зоне будут нагреваться по одному графику рядовые помеще-
ния; во второй — по другому графику угловые помещения и помеще-
ния, расположенные на верхнем этаже, имеющие увеличенные теплопо-
тери по сравнению с рядовыми помещениями.
Наибольшая экономия тепловой энергии при прерывистом отопле-
нии может быть достигнута, когда в дополнение к перечисленным осо-
бенностям воздушная (догревающая) часть системы будет эксплуати-
роваться в режиме натопа с полной рециркуляцией воздуха, подавае-
мого в помещения здания.
Глава V. ОСНОВЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ СИСТЕМ
ВОДЯНОГО ОТОПЛЕНИЯ
V.I. ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ СХЕМЫ СИСТЕМ ОТОПЛЕНИЯ
Водяное отопление с искусственным побуждением циркуляции во-
ды при помощи насоса — насосное водяное отопление — получило
широкое распространение, а водяное отопление с естественной цирку-
ляцией — гравитационное — в настоящее время применяют сравни-
тельно редко и при специальном обосновании
Практика подтвердила гигиенические и технические преимущества
водяного отопления. При водяном отоплении отмечают относительно
невысокую (по сравнению с паровым отоплением) температуру поверх-
ности приборов и труб, равномерную температуру помещений, значи-
тельный срок службы, экономию теплоты, бесшумность действия, про-
стоту обслуживания и ремонта
Принципиальная схема системы насосного водяного отопления при
местном теплоснабжении от водогрейной котельной, размещаемой в
отапливаемом здании или близ него, показана на рис V.1, а. Воду, на-
греваемую в котлах, перемещает циркуляционный насос, включенный
в обратную магистраль, к которой, как показано на схеме, присоединен
расширительный бак. Систему заполняют водой из водопровода.
— 75 —
Рис. V 1. Принципиальные схемы системы насосного водяного отопления при местном (а} и
централизованном теплоснабжении (б, в, г)
1 — циркуляционный насос, 2 — котел, 3 — подача топлива; 4 — расширительный бак, b —
отопительные приборы, 6 — водопровод, 7— теплообменник, 8— подпиточный насос, 9 и 10
наружные обратный и подающий теплопроводы, 11 — смесительная установка
Рис V 2 Принципиальная схема теплопроводов местной водогрейной котельной
/ — распределительный коллектор, 2 — котлы теплоснабжения систем отопления и вентиля-
ции, 3 — котел теплоснабжения системы горячего водоснабжения, 4—задвижка (нормаль-
но закрыта), 5 — расширительный бак, 6 — регулирующий клапан, 7 — теплообменник си-
стемы юрячего водоснабжения, 8 — сборный коллектор, 9 — грязевик; /0 — циркуляционный
насос
- 76 -
Принципиальная схема местной водогрейной котельной изображе-
на на рис. V.2 для случая, когда местным теплоснабжением обеспечи-
вают системы отопления (О), вентиляции и кондиционирования возду-
ха (В), а также горячего водоснабжения (ГВ) здания. В котлах 2 на-
гревают воду для теплоснабжения систем отопления, вентиляции и
кондиционирования воздуха (для калориферов) по температурному
графику качественного регулирования теплоотдачи отопительных при-
боров. Обычно устанавливают два котла, рассчитанные каждый на
50% общей тепловой нагрузки. В котле 3 воду (первичную) нагревают
до постоянной температуры, достаточной для последующего нагрева-
ния в теплообменнике 7 водопроводной (вторичной) воды, а также воз-
духа в системе кондиционирования воздуха (в калориферах второго
подогрева). Котел 3 предназначен также для резервирования одного из
котлов 2 (соединительная задвижка 4 нормально закрыта). Обратную
воду из всех систем собирают в коллекторе, контролируя ее темпера-
туру, и направляют в общий циркуляционный насос. Насос развивает
давление, необходимое для преодоления сопротивления движению во-
ды в циркуляционном кольце любой системы, например в кольце теп-
лоснабжения системы горячего водоснабжения, полностью показан-
ном на рис. V.2. Расширительный бак становится общим для всех теп-
лоснабжаемых систем. Местные котельные по описанной схеме приме-
нялись в Москве (предложение инженеров Ф.Я. Голаса и В.Ш. Чечика)
до перехода к районным тепловым станциям.
При централизованном водяном теплоснабжении (от ТЭЦ или теп-
ловой станции) применяют три основные схемы систем, насосного во-
дяного отопления (см. рис. V.1, б — г).
Независимая схема системы насосного водяного отопления (см.
рис. V.1, б) близка по своим элементам к схеме при местном тепло-
снабжении (см. рис. V.1, а). Лишь котлы заменяют теплообменниками
и систему заполняют деаэрированной водой из наружной тепловой се-
ти, используя давление в ней или подпиточный насос, если этого дав-
ления недостаточно. Воду для заполнения системы, как правило, за-
бирают из обратного теплопровода (показано на рисунке), однако воз-
можна подача воды и из подающего теплопровода 10, если давление вы-
сокотемпературной воды допустимо для всех элементов системы.
Независимую схему применяют для создания местного теплогидрав-
лического режима в системе отопления при пониженной температуре
греющей воды (tP < tt). Понятно, что первичная вода после теплооб-
менников имеет температуру выше температуры обратной воды в сис-
теме отопления (t2 > t0) Обычно, если расчетная температура t0 ==
== 70° С, для сокращения площади нагревательной поверхности тепло-
обменников принимают t2 = 80° С.
Независимую схему применяют для получения обособленного теп-
логидравлического режима в системе отопления, в которую недопусти-
ма непосредственная подача высокотемпературной воды. Преимущест-
вом независимой схемы, кроме обеспечения теплогидравлического ре-
жима, индивидуального для каждого здания, является возможность
сохранения циркуляции с использованием теплосодержания воды в
течение некоторого времени, обычно достаточного для устранения ава-
— 77 —
рийного повреждения наружных теплопроводов. Система отопления
при независимой схеме служит дольше, чем система с местной котель-
ной, вследствие уменьшения коррозионной активности воды.
Принципиальная схема местного теплового пункта при независи-
мой схеме насосной системы водяного отопления с необходимой армату-
рой показана на рис. V. 3. Число теплообменников обусловлено деле-
нием системы отопления здания на отдельные части; при единой систе-
ме устанавливают не менее двух теплообменников. Количество воды,
подаваемой непрерывно действующим насосом в теплообменники и си-
стему отопления, постоянно. Количество высокотемпературной воды,
пропускаемой через теплообменники, регулируют по заданной програм-
ме изменения температуры воды для системы отопления [20]. Коли-
чество воды, нагнетаемой периодически действующим подпиточным на-
сосом в систему отопления из наружной тепловой сети, зависит от
уровня воды или давления в системе.
Зависимая схема системы отопления со смешением воды (см. рис.
V.1, в) проще по конструкции и в обслуживании.Стоимость ее ниже
стоимости независимой схемы благодаря исключению таких элементов,
как теплообменники, расширительный бак и подпиточный насос,
функции которых выполняются централизованно на тепловой стан-
ции. Эту схему выбирают, когда в системе требуется температура во-
ды С О, и допускается повышение гидростатического давления до
давления, под которым находится вода в наружном обратном тепло-
проводе 9. Обратная вода из системы отопления смешивается с высо-
ко температур ной водой из наружного подающего теплопровода при
помощи смесительного насоса или водоструйного элеватора. Насос-
ная смесительная установка имеет преимущество перед элеваторной
в тепловом отношении, так как позволяет осуществлять не только
качественное, но и количественное регулирование, а также сохранять
циркуляцию воды в системе отопления при прекращении по какой-ли-
бо причине подачи ее из наружных теплопроводов. Смесительный на-
сос можно применять в системах отопления со значительным гидрав-
лическим сопротивлением, тогда как при использовании элеваторной
смесительной установки сопротивление системы должно быть огра-
ничено. Все же водоструйные элеваторы получили широкое распрос-
транение благодаря безотказному и бесшумному действию.
Недостатком зависимой схемы со смешением является возможность
повышения в ней гидростатического давления, непосредственно пере-
дающегося через обратный теплопровод в обратную магистраль сис-
темы, до значения, опасного для отопительных приборов и арматуры.
На рис. V. 4 изображена схема местного теплового пункта при за-
висимом присоединении системы водяного отопления к наружным теп-
лопроводам со смешением воды с помощью водоструйного элеватора.
Показаны основные контрольно-измерительные и другие приборы и ар-
матура, характерные для теплового пункта здания, имеющего также
системы вентиляции и кондиционирования воздуха. На подающем теп-
лопроводе высокотемпературной воды, кроме арматуры, показанной на
рис. V. 3, имеется регулятор расхода 5 (РР) для стабилизации расхода
воды в системе при неравномерном отборе ее через ответвления 4. Ре-
— 78 —
Рис. V.3. Принципиальная схема местного теплового пункта при независимой системе насос-
ного водяного отопления
/ — задвижка; 2 — грязевик; 3 — манометры; 4—регулятор давления; 5 — ответвления
к системам вентиляции и горячего водоснабжения; 6 — теплообменник; 7 — обратный кла-
пан; в — циркуляционный насос; 9—расширительный бак; 10—подпиточный насос, 11 —
клапан с электроприводом; 12 — регулирующий клапан; 13 — термометр; 14 — тепломер
Рис. V.4. Принципиальная схема местного теплового пункта при зависимом присоединении
системы водяного отопления к наружным теплопроводам со смешением воды с помощью
водоструйного элеватора
/ — задвижка; 2 — грязевик; 3 — термометр; 4 — ответвления к системам вентиляции и го-
рячего водоснабжения; 5 — регулирующий клапан, 5 —обратный клапан; 7 — водоструйный
элеватор; 8 — манометры; 9 — тепломер; 10 — регулятор давления
Рис. V.5. Принципиальная
схема местного теплового
пункта при зависимом пря-
моточном присоединении си-
стемы водяного отопления к
наружным теплопроводам
1 — задвижка; 2 — грязевик?
3 — термометр; 4 — маномет-
ры; 5 — регулирующий кла-
пан; 6 — обратный клапан;
7 — тепломер, 8 — регуля-
тор давления
79 —
гуля гор давления 10 (РД) предназначен для поддержания необходимо-
го давления «до себя», т. е. в местной системе.
Зависимая прямоточная схема системы отопления наиболее проста!
в системе отсутствуют такие элементы, как теплообменник или смеси-
тельная установка, циркуляционный и подпиточный насосы, расшири-
тельный бак (см. рис. V.1, г). Прямоточную схему применяют, когда в
системе допускаются подача высокотемпературной воды (4 = 4) и
значительное гидростатическое давление или при подаче низкотемпе-
ратурной воды.
Недостатками прямоточной схемы являются отсутствие местного
качественного регулирования и зависимость теплового режима зда-
ния от «обезличенной» температуры воды в наружном подающем тепло-
проводе. Высота зданий, в которых используют высокотемпературную
воду, ограничена вследствие необходимости сохранить в системе гид-
ростатическое давление, достаточно высокое для предотвращения
вскипания воды.
Схема местного теплового пункта для контроля действия и учета
теплозатрат при зависимом прямоточном присоединении системы отоп-
ления к наружным теплопроводам приведена на рис. V.5.
Гидростатическое давление в системах отопления, присоединенных
по зависимым схемам к наружным теплопроводам, поддерживают при
помощи регулятора давления «до себя», который также запирает воду
в системе, как и обратный клапан на подающей трубе (см. рис. V. -4 и
V.5), при опорожнении наружных теплопроводов.
При централизованном теплоснабжении с применением независи-
мой и зависимых схем в системах отопления циркулирует деаэриро-
ванная вода. Это не только упрощает организацию движения пузырьков
воздуха для удаления их из систем (фактически удаление воздушных
скоплений проводят только в пусковой период после монтажа и ремон-
та), но и увеличивает срок службы систем.
Общим для всех схем, изображенных на рис. V. 1, является приме-
нение насоса для искусственного побуждения циркуляции воды в сис-
темах отопления. В первых двух схемах (см. рис. V. 1, а, б) циркуля-
ционный насос включают непосредственно в магистрали систем отопле-
ния, в зависимых схемах (см. рис. V. 1,в, г) циркуляционный насос по-
мещают на тепловой станции, и он развивает давление, достаточное для
создания циркуляции воды как в наружных теплопроводах, так и в
местных системах отопления. Смесительный насос в зависимой схеме со
смешением может дополнять станционный циркуляционный насос.*
V.2. ВИДЫ И СРАВНЕНИЕ ОТОПИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ
Один из основных элементов систем водяного отопления — отопи-
тельный прибор —предназначен для передачи теплоты от теплоноси-
теля в помещение.
Для поддержания заданной температуры помещения необходимо
чтобы потребность помещения в теплоте Qn удовлетворялась отопитель!
ным прибором, а теплота QT, подводимая к прибору теплоносителем*
— 80 —
Таблица V.l. Техническая характеристика радиаторов и конвекторов
Тип прибора	Марка	Рабочее давление МПа	КМС при диаметре ПОДВОДКИ Dy мм		Основная область применения
			15	20	
Радиатор чугун- ный секционный	М, МС, РД	0,6	1,3	1,4	МС — при повы- шенных гигиени- ческих требовани- ях
Радиатор сталь- ной панельный: колончатый змеевиковый	РСВ РСГ-1 РСГ-2	0,6 0,6 0,6	0,6 2,2 0,9	2,0 7,4 3,0	То же, но при де- аэрированной во- де, неагрессивной воздушной среде
Конвектор «Ком- форт-20»	КН20-к КН20-П	1,0	1,6 0,9	5,4 3,0	Жилые и общест- венные здания
Конвектор «Ритм» проходной	К020-3.75 К020-2.4 К020-1.6	1,0	1,7 1,1 0,8	5,7 3,8 2,6	Крупные помеще- ния общественных зданий (длина це- почек до 15 м)
Конвектор «Ак- корд»	КА-к КА-п К2А-к	1,0	1,5 1,2 3,2	4,9 3,9 10,7	Бытовые и вспо- могательные поме- щения производ- ственных зданий
Конвектор с высо- ким кожухом	КВ20	1,0	13,5	45,0	Лестничные клетки
была не меньше теплоты QIip, передаваемой через стенки прибора в по-
мещение:
<?T>Qnp.	(V.l)
В прибор вводится наибольшее количество теплоты, когда в поме-
щение нужно передать максимальное количество теплоты, определяю-
щееся расчетной тепловой мощностью отопительной установки (см.
гл. III). Эта максимальная теплоотдача прибора, называемая его тепло-
вой нагрузкой, является исходной величиной для определения коли-
чества теплоносителя, передаваемого в прибор в единицу времени (рас-
хода теплоносителя), и площади нагревательной поверхности прибора.
Расход теплоносителя воды 0т, кг/с, определяют по формуле
Qt
GT =----------------,
с Gbx ^вых)
(V.2)
где с— удельная массовая теплоемкость воды, равная 4187 Дж/(кг«К); /Вх и
/вых—температура воды соответственно при входе в прибор и выходе из него, °C.
При практических расчетах, особенно когда тепловые нагрузки ис-
числяются в ккал/ч, расход теплоносителя обычно приводится к часу
времени (кг/ч).
81 —
Приборы для систем отопления изготовляют с гладкой и ребристой
внешней поверхностью пяти основных видов (рис. V. 6)з радиаторы
секционные, радиаторы панельные, гладкотрубные приборы (имеют
гладкую поверхность), конвекторы и ребристые трубы (имеют ребрис-
тую поверхность). В системах воздушного отопления применяют также
калориферы — третий вид приборов с ребристой внешней поверхно-
стью.
В зависимости от используемого материала различают металличес-
кие, комбинированные и неметаллические отопительные приборы. Ме-
таллические приборы выполняют в основном из серого чугуна и стали
(листовой стали и стальных труб). Применяют также медные трубы,
листовой и литой алюминий и другой металл.
В комбинированных приборах используют теплопроводный мате-
риал (бетон, керамику), в который заделывают стальные или чугунные
греющие элементы (панельные радиаторы) либо оребренные металли-
ческие трубы, помещаемые в неметаллический (например, асбестоце-
ментный) кожух (конвекторы)
К неметаллическим приборам относят бетонные панельные радиа-
торы с заделанными пластмассовыми трубами или пустотами вообще
без труб, а также керамические, пластмассовые и другие радиаторы, по-
ка не распространенные.
По высоте все отопительные приборы подразделяют на высокие (вы-
сотой более 650 мм), средние (400—650 мм) и низкие (200—400 мм).
Приборы высотой менее 200 мм называют плинтусными
По величине тепловой инерции можно выделить приборы малой и
большой инерции Приборы, обладающие малой тепловой инерцией,
имеют небольшую массу и вмещают небольшое количество воды. Та-
кие приборы, выполненные на основе металлических труб малого диа-
метра (например, конвекторы), быстро изменяют теплоподачу в поме-
Рис V в Схемы отопительных приборов различных видов (поперечный разрез)
а — радиатор секционный, б — радиатор стальной панельный, е — гладкотрубный прибор
из трех труб, е —конвектор с кожухом, д — прибор из двух ребристых труб, / — канал для
теплоносителя; 3 — пластина; 3 — ребро
— 82
щения при регулировании количества теплоносителя. Приборы, име-
ющие большую тепловую инерцию, — массивные, вмещающие значи-
тельное количество воды (например, бетонные или секционные радиа-
торы), — теплоподачу изменяют медленно.
В табл. V.1 приведена общая техническая характеристика радиа-
торов и конвекторов, выпускаемых отечественной промышленностью,
с указанием основной области их применения. Даны средние значения
коэффициента местного сопротивления (КМС) и предельно допустимое
в рабочих условиях (рабочее) давление внутри приборов
Наличие нескольких типов радиаторов и конвекторов (и различных
марок одного типа, не указанных в табл V.1) объясняется разнообра-
зием конструктивных и эксплуатационных требований, предъявляе-
мых к отопительным приборам как к оборудованию, размещаемому
непосредственно в обогреваемых помещениях
Для отопительных приборов помимо экономических, архитектур-
но-строительных, санитарно-гигиенических и производственно-мон-
тажных требований, аналогичных предъявляемым к системам отопле-
ния в целом, добавляется еще теплотехническое требование. От при-
бора требуется передача от теплоносителя через определенную пло-
щадь в помещение наибольшего теплового потока. Для выполнения
этого требования прибор должен обладать повышенными значениями
коэффициента теплопередачи /?пр и относительной эффективности по
сравнению с показателями одного из типов секционных радиаторов,
которые условились принять за эталонные
В табл. V 2 приведены теплотехнические показатели и условными
знаками отмечены другие показатели приборов («плюс» — положи-
тельные, «минус» — отрицательные; два плюса указывают на показа-
тели, определяющие основное преимущество какого-либо вида прибо-
ров)
На изготовление отопительных приборов расходуется значитель-
ное количество металла Так, в радиаторных системах водяного отоп-
ления расход металла на приборы достигает 60—80% общей затраты
металла на монтаж. Расход металла на приборы оценивают по показа-
телю теплового напряжения металла
Показателем теплового напряжения металла прибора считают ве-
личину теплового потока при температурном напоре в ГС, приходя-
щегося на единицу массы металла прибора. Обозначив массу металла
прибора, передающего тепловой поток Qnp, через GM, получим пока-
затель
М = Qnp/GM Af,	(V.3)
где А/ — температурный напор
Чем больше показатель М, тем более экономичным будет прибор по
расходу металла. Для облегченных приборов показатель М близок и
даже превышает единицу 4 тогда как для радиаторов М — 0,29	0,36,
а для ребристых труб М = 0,25 Вт/(кг*К) Наименьшим расходом
металла характеризуются бетонные радиаторы (бетонные отопитель-
ные панели) и конвекторы с неметаллическим кожухом.
— 83 —
Рис V 7. Форма каналов для тепюносителя в панельных радиаторах колончатая (а) и
змеевиковая (б, в)
Радиаторы секционные отличаются значительной тепловой мощно-
стью в расчете на единицу длины прибора Компактный прибор боль-
шой площади образуют также несколько ребристых труб, установлен-
ных в три-четыре яруса одна над другой. Еще более значительна пло-
щадь нагревательной поверхности калориферов.
Высокая степень механизации производства может быть достигнута
при изготовлении штампованных стальных панельных радиаторов и
конвекторов. Конвекторы, собранные в заводских условиях в прибор-
но-трубные узлы, обеспечивают повышение производительности труда
при малых трудозатратах в процессе сборки систем отопления.
Форма каналов для теплоносителя в стальных панельных радиато-
рах влияет на гидравлическое сопротивление приборов (см табл V.1).
Радиаторы РСВ с горизонтальными коллекторами, соединенными вер-
тикальными колонками (колончатая форма — рис. V. 7, а), имеют
меньшее сопротивление, чем радиаторы РСГ с горизонтальными парал-
лельно и особенно последовательно соединенными каналами (змееви-
ковая форма — рис. V. 7, б, в).
Внешний вид панельных радиаторов удовлетворяет архитектурно-
строительным требованиям, особенно в зданиях из крупных строитель-
ных элементов Однако из-за относительно небольшой площади нагре-
вательной поверхности их иногда приходится устанавливать попарно
(в два ряда на расстоянии 40 мм). При этом снижается теплоотдача
(примерно на 15%) и затрудняется очистка межпанельного простран-
ства от пыли
Бетонные отопительные панели обладают теплотехническими пока-
зателями, близкими к показателям других приборов с гладкой поверх-
ностью, а также высоким тепловым напряжением металла, особенно
возрастающим, если панель снабдить с тыльной стороны конвектив-
ным каналом. Панели, особенно совмещенные с ограждающими конст-
рукциями помещений, отвечают строгим санитарно-гигиеническим,
архитектурно-строительным и другим требованиям К недостаткам
бетонных панелей относятся трудность выполнения ремонта, большая
тепловая инерция, усложняющая регулирование теплоподачи в поме-
щения Увеличиваются также бесполезные теплопотери через допол-
нительно прогреваемые совмещенными панелями наружные огражде-
ния
Гладкотрубные приборы из нескольких соединенных вместе сталь-
ных труб Dy — 32	100 мм образуют каналы для теплоносителя зме-
— 84 —
Таблица V.2. Показатели отопительных приборов
Требования, предъявляемые к приборам
теплоте'нические
Тип Отопительною		
прибора		
	£	sL
		h’g'B К О
		О О) О о я
		X К »
		н й я
	CQ	О S н
Радиатор чугунный сек-	9,1—10,6	До 1,35
ционный стальной па	10,5—11,5	» 1,7
нельный бетонный па-	7,5—11,6	— 1,0
нельный Гладкотрубный	10,5—14,0	До 1,8
прибор Конвектор без кожуха	| 4,7—7,0	<1,0
с кожухом		
Ребристая труба	4,7—5,8	0,55—0,69
Калорифер	9,0—35,0	>1,0
экономи- ческие		архитек- турно- строитель- ные		санитар- но-гигие- нические		производ- ственно- монтажные	
стоимость	расход метал ла	внешний вид	компактность	температура поверхности	очистка' от пыли	механизация [ изготовления	трудовые зат- раты при монтаже
—		—	4—|-	—		—	—
+	+	4~	—	—	4-	4-4-	4-
+	4—ь	4-	—	4—Ь	+	—	4-
—	—	—	—	—	4-4-	—	—
+ +	4- 4- 4-	1 1 4-1	4- 4- 4-4-	4—!—1—h	—	4—Ь 4-4- 4-	+4- 1 1
евиковой (рис V.8, а) или регистровой (рис. V.8, б) формы В змееви-
ках увеличивается скорость движения воды, что способствует выносу
воздуха из приборов. Поверхность гладкотрубных приборов невелика
и легко очищается от пыли. Гладкие трубы применяют в редких случа-
ях, когда не могут быть использованы приборы других видов, так как
приборы получаются тяжелыми и громоздкими, значительно увеличи-
вается расход стали в системе отопления.
Конвектор, как правило, состоит из двух элементов — ребристого
нагревателя и кожуха (рис. V.9, а}. Прибор, в котором функции ко.
жуха выполняет оребрение нагревателя, называют конвектором без ко
Рис. V 8 Змеевиковая (<?) и регистровая (б)
формы соединения гладких труб
1 — колонка, 2 — заглушка
Рис V 9 Схемы конвекторов с кожухом (а),
без кожуха (б)
1 — нагревательный элемент, 2 — кожух высо-
той /1 к 3 — воздушный клапан, 4 — оребре-
ние труб высоте!! 300 мм и глубиной 60 мм
- 85 -
Таблица V.3 Теплоотдача отопительных приборов длиной 1 м
при = 64,5° С и расходе воды 300 кг/ч______________________
		Длина	Теплоотдача		Г„С'ОД
	Глубина				
Отопительный прибор	поибора мм	1 м2 эп, мм	Вт/м	ккал/(ч-м)	РОДЫ*, кг/ч
Радиатор чугунный секцион- ный типа’ М-140-АО	140	277	1942	1670	35
М-140-АО-ЗОО	140	477	1210	1040	35
М-90	90	372	1448	1245	35
РД-90с	90	353	1524	1310	35
МС-90 Радиатор стальной панельный	90	387	1390	1195	35
типа РСВ-1-500 одиночный	18	625	864	743	35
(М3 500) РСВ-1 500 спаренный	78	368	1465	1260	35
(2МЗ 500) РСГ-1-500 одиночный	21	515	1023	880	22
(ЗС 11) РСГ-1-500 спаренный	101	363	1808	1555	22
(ЗС-21) змеевиковый листотрубный	28	800	657	565	190
одиночный (КЛТ) то же, спаренный (2КЛТ) Гладкотрубный регистр из че-	107	471	1116	960	190
тырех труб Dv, мм		1040	453	390	
32	42				 1 -*
100 Конвектор без кожуха плии-	108	455	855	735	—.
тусный типа:			247	212	35
15 КП однорядный	60	2175			
20 КП »	70	1755	331	285	47
20 КП трехрядный	70	585	900	774	47
ЛТ-10 однорядный чугунный Конвектор без кожуха низкий двухтрубный типа	78	1230	409 611	352 525	300
«Прогресс-15» однорядный	70	900			52
«Прогресс-20»	»	70	944	582	био	118
«Аккорд» (КА)	»	60	846	598	514	300
Конвектор с кожухом «Ритм» (КО-20) напольный Конвектор с кожухом «Ком- форт» двухтрубный марки:	180	417	1214	1044	300
					
			543	467	300
Нн-1 настенный (шаг пластин	62	935			
7,5 мм) Н-5 напольный (шаг пла-	123	720	701	603	300
стин 7,5 мм) Н-6 напольный (шаг пла-	123	573	879	756	300
стин 5 мм) Н-9 напольный (шаг пла- стин 5 мм)	134	517	980	843	300 300
Конвектор с кожухом «Ком-	123	435	1163	1000	
форт» четырехтрубный (шаг пластин 7,5 мм)		•			
— 86 —
Продолжение табл V 3
Отопительный прибор	Глубина прибора, мм	Длина 1 м2 эп, мм	Теплоотдача		Расход воды*, кг/ч
			Вт/м	ккал/(ч-м)	
Конвектор с кожухом «Ком- форт-20» (КН-20) двухтруб- ный настенный марки.					300
500 (шаг пластин 10 мм)	160	632	801	689	
1000 ( »	»	5 » )	160	380	1334	1147	300
Ребристая труба чугунная с круглыми ребрами	175	725	865	744	35
* Расход воды в отопительном приборе, необходимый для передачи 506 Вт (435 ккал/ч)
теплоты через 1 м2 эп (для радиаторов секционных и панельных колончатых — 1012 Вт че-
рез 2 м2 эп).
жуха (на рис. V.9, б изображен вид сбоку конвектора «Аккорд»).
Конвекторы обладают сравнительно низкими теплотехническими пока-
зателями (см. табл. V.2), тем не менее производство конвекторов рас-
ширяется, что объясняется простотой изготовления, возможностью ме-
ханизировать их производство, удобством монтажа. Малая металлоем-
кость конвекторов способствует повышению теплового напряжения
металла- М — 0,8 -У 1,3 Вт/(кг-К).
Теплопередача конвекторов с кожухом растет при увеличении вы-
соты кожуха (например, приблизительно на 20% при увеличении высо-
ты кожуха от 250 до 600 мм). Теплопередача возрастает еще больше при
искусственно усиленной конвекции воздуха у поверхности нагревате-
ля, когда в кожухе устанавливают вентилятор специальной конструк-
ции
Нагреватели наиболее распространенных конвекторов с кожухом
типа «Комфорт-20» состоят из двух труб Dy 20, на которые насажены
прямоугольные ребра с шагом 5—10 мм. Конвекторы снабжены воз-
душным клапаном (см. рис. V.9, а) для регулирования теплоотдачи.
Могут устанавливаться отдельно (марка КН20-к с «концевым» нагрева-
телем), а также соединяться последовательно (марка КН 20-п с «проход-
ным» нагревателем) в горизонтальные цепочки приборов.
Конвекторы без кожуха, обладая преимуществами конвекторов
с кожухом, занимают мало места по глубине помещений (строи-
тельная глубина 60—70 мм), способствуют сокращению зоны теп-
лового дискомфорта в помещениях при размещении их у пола по
всей длине окон и наружных стен. Вследствие малой теплоотдачи
часто приходится устанавливать приборы в два яруса или ряда для
получения необходимой площади нагревательной поверхности. Это
придает им непривлекательный внешний вид. Конвекторы без кожуха
не допускаются к применению в помещениях детских учреждений,
больниц, родильных домов и других зданий при повышенных требова-
ниях к гигиене помещений.
— 87 —
Для более полной сравнительной теплотехнической характеристи-
ки основных отопительных приборов в табл. V.3 приведены значения
теплоотдачи приборов длиной 1 м. Эти значения получены в одних и тех
же теплогидравлических условиях: средний температурный напор при-
нят 64,5° С, расход теплоносителя — 300 кг/ч. Данные табл. V.3 мо-
гут быть использованы для предварительного выбора длины и числа
элементов конкретного типа прибора по известной его тепловой на-
грузке. В таблицу включены также некоторые ранее выпускавшиеся
приборы.
Как видно из табл. V 3, высокой теплоотдачей на 1 м длины отли-
чаются радиаторы (особенно имеющие глубину 140 мм) и конвекторы
с кожухом; наименьшую теплоотдачу имеют гладкие трубы и конвекто-
ры без кожуха.
V.3. ВЫБОР И РАЗМЕЩЕНИЕ ОТОПИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ
При выборе вида и типа отопительного прибора учитывают назна-
чение, архитектурно-технологическую планировку и особенности теп-
лового режима помещения, место и длительность пребывания людей,
вид системы отопления, технико-экономические и санитарно-гигиени-
ческие показатели прибора
При выборе вида прибора прежде всего исходят из соответствия его
санитарно-гигиенических показателей предъявляемым требованиям.
При повышенных санитарно-гигиенических, противопожарных и
противовзрывных требованиях выбирают приборы с гладкой поверхно-
стью: прежде всего бетонные панельные радиаторы, совмещенные со
строительными конструкциями, затем стальные панельные радиаторы.
Применение гладкотрубных приборов должно быть обосновано. Мо-
гут быть применены одно колончатые секционные радиаторы.
При нормальных санитарно-гигиенических требованиях используют
приборы с гладкой или с ребристой поверхностью, причем рекоменду-
ется выбирать не более одного-двух видов приборов для всего сооруже-
ния.
В гражданских зданиях чаще применяют радиаторы и конвекто-
ры, в производственных — радиаторы и ребристые трубы, как более
компактные приборы.
При пониженных санитарно-гигиенических требованиях в помеще-
ниях, предназначенных для кратковременного пребывания людей, мож-
но использовать приборы любого вида, отдавая предпочтение приборам
с высокими технико-экономическими показателями.
Для создания благоприятного теплового режима выбирают прибо-
ры, обеспечивающие равномерное обогревание помещений. Бетонные
панельные напольно-Потолочные приборы, нагретые до допустимой'тем-
пературы, поддерживают ровную температуру помещений и предотв-
ращают бесполезное перегревание их верхней зоны. Однако повышен-
ные стоимость и трудоемкость изготовления напольно-потолочных ото-
пительных приборов предопределяют в большинстве случаев замену их
вертикальными приборами.
88 —
Рис. V.10. Размещение отопительных приборов (п) в помещениях (планы) под окнами (в),
у внутренних стен (6)
Рис V 11. Схемы циркуляции воздуха в помещениях (разрезы)
при размещении отопительных приборов (п) под окнами без
подоконника (о), под окнами с подоконником (б), у внутренней
стены (о)
Рис V 12 Схема рециркуляционного воздухонагревателя
1 — пластинчатый калорифер, 2 — декоративная решетка, 3 —
канал для нагретого воздуха
Вертикальные отопительные приборы распо-
лагают преимущественно под световыми проема-
ми (под витринами и витражами по всей их дли-
не). При размещении приборов под окнами (рис. V
10, а) вертикаль-
ные оси прибора и оконного проема должны совпадать (допускается
отклонение не более 50 мм). В жилых зданиях, гостиницах, общежи-
тиях, во вспомогательных зданиях промышленных предприятий до-
пускается смещение приборов от оси проемов.
Приборы, расположенные у наружных ограждений в соответствии
с интерьером помещений, способствуют повышению температуры внут-
ренней поверхности в нижней части наружной стены и окна, что умень-
шает радиационное охлаждение людей. Восходящие потоки теплого
воздуха, создаваемые приборами, препятствуют (если не имеется по-
доконников, перекрывающих приборы) попаданию охлажденного воз-
духа в рабочую зону (рис. V.11).
4 В южных районах с короткой и теплой зимой, а также в средней по-
лосе, если в помещениях предусмотрены кратковременное пребывание
людей или удаленные от наружных ограждений рабочие места, отопи-
— 89 —
тельные приборы допустимо устанавливать у внутренних стен помеще-
ний (см. рис. V.10, б). При этом сокращается протяженность теплопро-
водов и повышается теплопередача приборов (примерно на 7% в рав-
ных температурных условиях), но возникает нежелательное движение
воздуха с пониженной температурой у пола помещений (см. рис.
V.11, в).
Вертикальные отопительные приборы устанавливают возможно
ближе к полу помещений (минимальное расстояние от пола 60 мм). При
значительном подъеме прибора над уровнем пола воздух у поверхности
пола переохлаждается, так как циркуляционные потоки нагреваемого
воздуха, замыкаясь на уровне размещения прибора, не захватывают и
не прогревают в этом случае нижнюю часть помещения.
Чем ниже и длиннее отопительный прибор, тем ровнее температура
помещения и лучше прогревается его рабочая зона. Высокий и корот-
кий прибор вызывает активный подъем струи нагретого воздуха, что
приводит к перегреванию верхней зоны помещения и опусканию охлаж-
денного воздуха по обеим сторонам такого прибора в рабочую зону.
Способность высокого отопительного прибора вызывать активный
восходящий поток нагретого воздуха можно использовать для отопле-
ния помещений увеличенной высоты. Обычно для отопления помеще-
ний высотой более 6 м, особенно со световыми проемами наверху, ре-
комендуют часть приборов (от г/4 до общего их числа) размещать
в верхней зоне. Однако при использовании мощных отопительных при-
боров, например рециркуляционных воздухонагревателей (рис. V.12),
иногда достаточна установка их только в рабочей зоне.
Вертикальные бетонные панельные приборы [25] бывают совмещен-
ного и приставного типов. Приборы совмещенного типа используют в
зданиях полносборного строительства. Приборы приставного типа из-
готовляют отдельно и устанавливают вплотную или рядом со строитель-
ными конструкциями, а иногда в специальных выемках этих конструк-
ций (например, под окнами).
Плинтусные бетонные приборы приставного типа используют для
отопления детских учреждений. Эти приборы, опоясывающие нижнюю
зону, создают в помещениях ровную температуру. Подоконные бетон-
ные приборы в основном совмещенного типа применяют в массовом
жилищном строительстве.
В лестничных клетках многоэтажных зданий с наружными входами
отопительные приборы целесообразно концентрировать в нижней час-
ти рядом с входными дверями, так как при традиционном их размеще-
1	2
нии на ~2----g- высоты лестничных клеток отмечаются существенное
недогревание нижней и перегревание средней и иногда верхней (если
не имеется выхода на кровлю здания) их частей. В многоэтажных зда-
ниях для отопления лестничных клеток применяют рециркуляционные
воздухонагреватели (см. рис. V.12). В малоэтажных зданиях можно
использовать обычные приборы, размещая их на первом этаже при вхо-
де и в крайнем случае перенося часть приборов (до 20% в двухэтажных,
до 30% в трехэтажных зданиях) на промежуточную лестничную пло-
щадку между первым и вторым этажами.
— 90
Рис. V.I3. Размещение ото-
пи гельных приборов в деко-
ративном шкафу (а), в глу-
бокой нише (о), в специаль-
ном укрытии (в), за щитом
(г), в два яруса (д)
Рис. V 14. Основные приборные узлы вертикальных систем отопления
a f> в — однотрубных, г — двухтрубных, / — отопительный прибор; 2 — однотрубный стояк;
3 замыкающии участок; 4 — кран регулирующий проходной (КРП); 5 — обходной уча-
сток, 6 — кран регулирующий трехходовой (КРТ); ? и 8 — подающая и обратная груба
двухтрубного стояка
Рис. V 15 Одностороннее присоединение труб к отопительным приборам в однотрубных
стояках (о, б), в двухтрубном стояке (в), в «сцепке» двух приборов (г)
i — кран КРТ* 2 — обходной участок; 3 — замыкающий участок; 4 — кран КРП; 5 — кран
двойной регулировки (КРД)
— 91 —
Установка отопительного прибора во входном тамбуре с наружной
дверью нежелательна во избежание замерзания воды в нем или в от-
водной трубе в том случае, если наружная дверь длительное время ос-
тается открытой.
Все отопительные приборы размещают так, чтобы были обеспечены
их осмотр, очистка и ремонт. Вместе с тем вертикальные металличес-
кие приборы редко устанавливают открыто у глухой стены (положение,
принятое при лабораторном испытании образцов новых приборов). Их
размещают под подоконниками, в стенных нишах, специально ограж-
дают или декорируют. Если по технологическим, противопожарным
или эстетическим требованиям ограждение или декорирование прибо-
ров необходимо, то теплопередача укрытых приборов по возможности
не должна уменьшаться (допускается сокращение не более чем на 15%).
Для этого конструкция укрытия прибора, вызывающая сокращение
передачи тепла излучением, должна способствовать увеличению кон-
вективной теплоотдачи. Например, вертикальный щит, помещенный у
поверхности радиатора, превращающий радиатор в конвектор, будет
отвечать такому условию.
На рис. V.13 показано несколько приемов установки отопительных
приборов в помещениях. Укрытие прибора декоративным шкафом,
имеющим две щели высотой по 100 мм (рис. V.13, а), уменьшает тепло-
отдачу прибора на 12% по сравнению с открытой его установкой у глу-
хой стены. Для передачи в помещение заданного теплового потока пло-
щадь нагревательной поверхности такого прибора должна быть увели-
чена на 12%, что при расчете может быть учтено введением поправоч-
ного коэффициента |32 = 1,12. Размещение приборов в глубокой от-
крытой нише (рис. ¥.13,6) или одного над другим в два яруса
(рис. V.13, д) уменьшает теплоотдачу на 5% (Р2 = 1,05).
Возможна, однако, скрытая установка приборов, при которой теп-
лопередача не изменяется (рис. V.13, в) или даже увеличивается на
10% (рис. V.13, г). В этих случаях не требуется увеличивать площадь
нагревательной поверхности прибора (|32 = 1) или можно даже ее
уменьшить ф2 = 0,9).
V.4. ПРИСОЕДИНЕНИЕ ТЕПЛОПРОВОДОВ
К ОТОПИТЕЛЬНЫМ ПРИБОРАМ
Присоединение теплопроводов к отопительным приборам может
быть односторонним и разносторонним. Теплотехнически преимущест-
во, особенно для длинных приборов, имеет разностороннее присоеди-
нение. Однако конструктивно рациональнее предусматривать односто-
роннее присоединение, и его в первую очередь применяют на практике.
На рис. V.14 изображены основные приборные узлы трех типов од-
нотрубных стояков (см. рис. 1.1 — 1.3) и двухтрубного стояка (см.
рис. I. 5) при одностороннем присоединении труб к приборам. В одно-
трубном проточном стояке (см. рис. V. 14, а) отсутствуют регулирую-
щие краны. В однотрубном стояке с постоянно действующими (про-
точными) замыкающими участками 8 (рис. V-14, б) устанавливают1
у приборов регулирующие проходные краны 4 (КРП). В однотрубном
— 92 —
проточно-регулируемом стояке (рис. V.14, в) имеются обходные участ-
ки 5 для пропускания теплоносителя при регулировании теплоотдачи
приборов трехходовыми кранами 6 (КРТ).
Описанные приборные узлы применяют как в вертикальных, так и
в горизонтальных однотрубных системах отопления. В горизонталь-
ных однотрубных ветвях чаще используют проточные узлы и узлы с
замыкающими участками (см. рис. 1.4).
В двухтрубных стояках каждый отопительный прибор присоеди-
няют отдельно к подающей и обратной трубе (рис. V. 14, г).
При вертикальных однотрубных стояках с односторонним присое-
динением труб к приборам можно унифицировать длину подводок
(рис. V.15, а, б) и короткие подводки (/ <1 500 мм) выполнять гори-
зонтальными (без уклона). Унификация приборного узла со смещен-
ным обходным участком и краном КРТ (см. рис. V.15, а) или также со
смещенным замыкающим участком и краном КРП пониженного сопро-
тивления (рис. V.15, б) способствует организации потока при заготов-
ке и сборке его деталей на заводах, что повышает производительность
труда.
При двухтрубных стояках рациональна длина подводок к приборам,
не превышающая 1,25 м (рис. V. 15, в). При большем расстоянии от стоя-
ка до приборов в обычных случаях целесообразно устанавливать до-
полнительный стояк. Уклоны подающей и обратной подводок к прибо-
рам предусматривают в сторону движения теплоносителя (см. стрелки
над трубами на рис. V.15, в); их принимают равными 5—10 мм на всю
длину подводки.
При одностороннем присоединении труб не рекомендуется чрезмер-
но укрупнять приборы, в частности группировать более 25 секций чу-
гунных радиаторов (15 секций в системах с естественным движением
воды) в один прибор, а также соединять на «сцепке» (рис. V.15, г) бо-
лее двух отопительных приборов
Разностороннее присоединение труб к прибору применяют в тех
случаях, когда горизонтальная обратная магистраль системы находит-
ся непосредственно под прибором (рис. V.16, а) или когда прибор уста-
навливают ниже магистралей (рис. V.16, б), а также при вынужден-
ной установке крупного прибора (рис. V.16, в) или соединении несколь-
ких приборов на «сцепке» (рис. V 16, г). Соединение отопительных при-
боров на «сцепке» делают в пределах одного помещения или в том слу-
чае, когда последующий прибор предназначен для нерегулируемого
отопления второстепенного помещения (коридора, уборной и т. п.).
«Сцепку» приборов применяют также в ветвях горизонтальной одно-
трубной системы.
Направление движения воды в приборах однотрубных стояков
возможно сверху-вниз и снизу-вверх, причем в последнем случае
замыкающие участки смещают, как правило, от оси стояков (см.
рис. V.15, б) для увеличения количества воды, протекающей через
приборы. Кроме того, при смещенных замыкающих или обходных
(см. рис. V.15, а) участках в стояках систем отопления многоэтажных
зданий обеспечивается локализация температурного удлинения труб
в пределах этажа без применения специальных компенсаторов. В при-
— 93 —
Рис. V 16. Разностороннее присоединение труб к отопительным приборам при движении во-
ды в приборах сверху вниз
а и б — в обратную магистраль под прибором и над прибором; в — в колончатом приборе
значительной длины; г — в «сцепке» трех приборов; 1 — патрубок с пробкой; 2 — кран КРД
Рис. V.17. Присоединение труб к отопительным приборам в горизонтальной однотрубной
ветви (а), к верхним приборам в двухтрубном (б) и однотрубном (в) стояках с нижним
расположением магистралей, при деаэрированной воде в однотрубном стояке (верхние при-
боры) (г) и горизонтальной однотрубной ветви (б)
1—осевой замыкающий участок; 2— воздушный кран; 3—кран КРП; 4 — кран КРД; 5—
кран КРТ; 6 — смещенный обходной участок
борах двухтрубных стояков чаще всего предусматривают движение
воды по схеме сверху-вниз (см. рис. V.15, в).
Присоединение труб к прибору, создающее движение воды в нем
по схеме снизу-вниз, характерно для горизонтальной однотрубной си-
стемы (рис. V.17, а). Так же присоединяют верхние приборы верти-
кальных систем отопления с нижним расположением обеих магистра-
лей. Если в двухтрубных стояках с местным удалением воздуха
(рис. V.17, б) так поступают почти всегда, то в однотрубных стояках
(рис. V.17, в) — только при местных котельных (при подпитке водой
из водопровода). При использовании же деаэрированной воды приме-
няют унифицированные приборные узлы (рис. V.17, г), особенно при
зависимой схеме присоединения системы отопления к наружным тепло-
проводам.
— 94 —
При использовании деаэрированной воды в горизонтальной одно-
трубной системе возможно применение схемы движения воды в прибо-
рах сверху-вниз и «обвязки» приборов с замыкающим участком по-
стоянной длины (рис. V.17, д) — редуцирующей вставкой.
Применение высокотемпературной воды не отражается на схеме при-
соединения труб к приборам, но влияет на вид запорно-регулирующей
арматуры и материала, уплотняющего места соединения арматуры и
приборов с трубами.
Схема движения теплоносителя воды в вертикальном отопитель-
ном приборе отражается на его теплопередаче. Теплотехнически целе-
сообразны схемы движения воды: сверху-вниз в радиаторах однотруб-
ных и двухтрубных систем, снизу-вниз в колончатых радиаторах одно-
трубных систем при значительном расходе воды. Схема движения
воды в приборе снизу-вверх характеризуется наименьшей теплопереда-
чей. Рекомендуется обеспечивать последовательное движение теплоно-
сителя в радиаторах и конвекторах, гладких и ребристых трубах, ус-
танавливаемых в несколько рядов и ярусов (из одного ряда в другой,
из верхнего яруса в нижний).
V.5. РАЗМЕЩЕНИЕ ТЕПЛОПРОВОДОВ В ЗДАНИЯХ
Для пропуска теплоносителя используют металлические и неметал-
лические трубы.
Из металлических труб широко применяют стальные шовные (свар-
ные) и редко бесшовные трубы. Стоимость бесшовных труб выше, чем
сварных, но они надежнее в эксплуатации, и их рекомендуют прокла-
дывать в местах, не доступных для ремонта. Начинают внедряться гиб-
кие трубы из мягкой стали с защитной пластмассовой оболочкой. Кро-
ме стальных иногда применяют медные трубы, отличающиеся долго-
вечностью, но они менее прочны и дороже стальных. Свинцовые трубы
встречаются в системах отопления, смонтированных в дореволюцион-
ное время.
Из неметаллических труб предполагают использовать термостой-
кие пластмассовые трубы, обладающие пониженным сопротивлением
движению воды, не зарастающие и не подверженные коррозии при экс-
плуатации. Применение труб из малощелочного термостойкого стекла
ограничивается вследствие хрупкости стекла и ненадежности мест их
соединений с отопительными приборами и арматурой.
В системах водяного отопления используют неоцинкованные (чер-
ные) водогазопроводные трубы Dy = 10 4- 50 мм трех типов: лег-
кие, обыкновенные и усиленные (в зависимости от толщины стенок).
Усиленные толстостенные трубы применяют редко — в уникальных
долговременных сооружениях при скрытой прокладке. Легкие тонко-
стенные трубы предназначены под сварку или накатку резьбы для их
соединения при открытой прокладке. Обыкновенные трубы исполь-
зуют при скрытой прокладке.
Легкие, обыкновенные и усиленные трубы одного и того же услов-
ного диаметра (например, Dy 20) имеют различную площадь попереч-
ного сечения отверстия — «канала» для протекания теплоносителя
95 —
Таблица V.4. Размеры стальных водогазопроводных труб Dy20
(ГОСТ 3262—75)
Тип трубы	Наружный диаметр, мм	Толщина стенки, мм	Внутренний диаметр, мм	Площадь поперечного сечения отверстия	
				мм5	%
Обыкновенная	26,8	2,8	21,2	353	100
Легкая	26,8	2,5	21,8	373	105,7
Усиленная	26,8	3,2	20,4	327	92,6
(табл. V.4); при равном расходе теплоноситель будет двигаться в них
с разной скоростью. Таблицы для гидравлического расчета труб [23]
составлены для обыкновенных труб; при использовании их для лег-
ких труб действительное сопротивление движению воды окажется
уменьшенным приблизительно на 10%, что следует учитывать при гид-
равлическом расчете систем отопления.
Стальные электросварные (ГОСТ 10704—76) и бесшовные трубы
выпускают со стенками различной толщины. В системах отоп-
ления используют трубы с минимальной (из выпускаемых) толщиной
стенки (например, трубы 76 X 3 мм, имеющие наружный диаметр 76 мм,
толщину стенки 3 мм и внутренний диаметр 70 мм)
Стальные трубы, применяемые в системах водяного отопления, вы-
держивают, как правило, большее гидравлическое давление (не менее
1 МПа, или 10 кгс/см2), чем оборудование, приборы и арматура. По-
этому предельно допустимое гидростатическое давление в системе ус-
танавливают по рабочему давлению не для труб, а для другого менее
прочного элемента (например, для приборов).
Прокладка труб в помещениях может быть открытой и скрытой.
В основном применяют открытую прокладку как более простую и де-
шевую В этом случае поверхность труб используют как нагреватель-
ную и принимают в расчет при определении площади отопительных
приборов.
По технологическим, гигиеническим или архитектурно-планировоч-
ным требованиям прокладка труб может быть скрытой: магистрали
переносят в технические помещения, стояки и подводки к отопитель-
ным приборам размещают в специально предусмотренных шахтах и
бороздах (штробах) в строительных конструкциях или встраивают в
них (в местах расположения разборных соединений и арматуры устра-
ивают лючки). Встроенная (как правило, в заводских условиях) под-
водка или стояк играет роль бетонного отопительного прибора с оди-
ночным греющим элементом и односторонней (в наружной стене) или
двусторонней (во внутренней стене, в полу или перекрытии) теплоот-
дачей
Монтаж труб осуществляют в «коробке» строящегося здания при
температуре наружного воздуха, близкой к 5°С в весенне-осенний пе-
риод. В зимний период при временном обогревании помещений для
удобства отделочных и монтажных работ в строящемся здании поддер-
живают временными средствами температуру также около 5° С.
96 —
Эксплуатацию систем водяного отопления проводят при темпера-
туре теплоносителя от 30 до 150° С, при этом стальные трубы удлиня-
ются по сравнению с монтажной их длиной в большей или меньшей сте-
пени.
Температурное удлинение стальных труб — приращение длины
Д/, мм, определяют по формуле
Д/=0,012 (ZT—5) Z,	(V 4)
где — температура теплопровода, близкая к температуре теплоносителя, ° G
(при расчетах учитывают наивысшую температуру), I — длина трубы, м.
Л
Один метр подающей стальной трубы предельно удлиняется при
низкотемпературной воде приблизительно на 1 мм, обратной трубы —
на 0,8 мм, а при высокотемпературной воде удлинение каждого метра
трубы доходит до 1,75 мм.
При конструировании систем отопления, особенно при высокотем-
пературном теплоносителе, предусматривают компенсацию усилий,
возникающих при температурном удлинении подводок, стояков и маги-
стралей.
Размещение подводок определяется видом отопительного прибора
и расположением труб в системе отопления.
Для большинства приборов подводки прокладывают горизонталь-
но (при длине до 500 мм) или с некоторым уклоном (5 — 10 мм на всю
длину) для удаления воздуха и спуска воды из приборов (при опорож-
нении стояка или ветви). Эти подводки в зависимости от положения про-
дольной оси прибора по отношению к оси стояка или ветви могут быть
прямыми и с из1ибом («уткой»). Утки увеличивают гидравлическое со-
противление подводок, осложняют заготовку и монтаж труб, поэтому
их применяют лишь в необходимых случаях.
Для унификации деталей подводок и стояков, как отмечено, исполь-
зуют односторонние горизонтальные подводки постоянной длины (на-
пример, 370 мм) независимо от ширины простенка в здании (см.
рис. V.15, а, б). При этом стояк однотрубной системы размещают на
расстоянии 150 мм от откоса оконного проема, а не по оси простенка
как при двусторонних подводках. Особенно широко применяют уни-
фицированные приборные узлы в жилых домах, гостиницах, общежи-
тиях, во вспомогательных зданиях предприятий, где приборы для
уменьшения длины подводок допустимо смещать от вертикальной оси
оконных проемов по направлению к стояку (рис. V.18).
Для некоторых отопительных приборов (например, конвекторов
напольного типа) подводки прокладывают снизу вверх и изгибают. Этот
способ прокладки подводок распространен также в зарубежной прак-
тике.
Арматура, размещаемая на подводках к приборам для регулиро-
вания их теплоотдачи, рассматривается в п. VIII.5. Регулирующих
кранов не устанавливают у приборов при входе в лестничные клетки,
близ ворот, загрузочных проемов, люков и других мест, опасных в от-
ношении замерзания воды в трубах и приборах. Возможна установка
общего регулирующего крана на трубе, подающей воду к группе ото-
пительных приборов, расположенных в одном помещении. При двух
4 Зак. 1303
— 97 —
Рис V.18. Узлы вертикаль-
ных проточно-регулируемых
однотрубных систем водяно-
го отопления: с приоковны-
ми стояками и радиаторами
(вертикальные оси окон и
приборов совпадают) (о), с
замоноличенными стояками
и конвекторами (приборы
смещены к стоякам от вер-
тикальной оси окон) (б)
1 — прноконный стояк, 2 —.
радиатор, 3 — замоноличен*
ный стояк; 4 — конвектор
приборах в помещении, присоединенных к разным стоякам, регулирую-
щий кран можно предусматривать один у большего прибора.
Компенсацию удлинения труб предусматривают в горизонталь-
ных ветвях однотрубных систем путем изгиба подводок (добавления
уток) с тем, чтобы напряжение на изгиб в отводах труб не превышало
80 МПа (800 кгс/см2); в ветвях между каждыми пятью-шестью прибора-
ми вставляют П-образные компенсаторы, которые рационально разме-
щать в местах пересечения разводящей трубой внутренних стен и пере-
городок помещений.
В вертикальных системах отопления подводки к приборам в боль-
шинстве случаев выполняют без изгиба, однако в высоких зданиях воз-
можен специальный изгиб подводок к одному или нескольким приборам
для обеспечения беспрепятственного перемещения труб стояка при уд-
линении.
При длинных гладкотрубных приборах, а также при установке не-
скольких приборов другого типа «на сцепке» необходим также специ-
альный изгиб подводок для компенсации температурного удлинения
приборов и труб. Неполная компенсация удлинения труб приводит при
эксплуатации системы к возникновению течи в резьбовых соединениях,
а иногда даже к излому труб и арматуры.
При размещении стояков в здании рекомендуется перемещать
стояки к наружным углам помещений (однотрубные стояки делают со
смещенными обходными и замыкающими участками — см. рис. V.15),
обособлять стояки для отопления лестничных клеток, сокращать дли-
ну и диаметр труб для экономии металла. Кроме того, конструкция
стояков должна способствовать унификации деталей для индустриали-
зации процесса заготовки и уменьшения трудоемкости монтажа систе-
мы отопления.
Если отдельные рекомендации, например обособление стояков отоп-
ления лестничных клеток, конкретны, то для снижения металлоемко-
сти и трудовых затрат необходим сопоставительный анализ нескольких
возможных схем стояков с учетом ожидаемой тепловой устойчивости
системы отопления.
Простая, казалось бы, задача размещения стояков в здании неот-
делима, очевидно, от выбора типа системы отопления и ее обоснования
для конкретного здания в органической связи с его конструктивной
— 98 --
схемой Выше сказанное относится и к размещению горизонтальных
ветвей В общем следует отметить, что однотрубная схема стояков имеет
преимущество перед двухтрубной, а горизонтальные однотрубные вет-
ви — перед однотрубными стояками при выполнении перечисленных
выше условий.
Стояки и ветви, как и отопительные приборы, располагают пре-
имущественно у наружных стен — открыто на расстоянии 35 мм от
поверхности стены до оси труб Z)y 32 мм либо скрыто в бороздах
стен или массиве стен и перегородок (см. рис. V. 18, б). При скрытой
прокладке труб в наружных стенах потеря теплоты больше, чем при от-
крытой прокладке, поэтому обычно принимают меры для уменьшения
потерь теплоты: между встроенной трубой и массивом наружной сте-
ны помещают, как и при совмещенных бетонных отопительных панелях,
тепловую изоляцию; при замоноличивании во внутреннюю перегород-
ку или стену стояк относят на некоторое расстояние (до 300 мм) от их
торца, примыкающего к наружной стене.
Стояки и ветви в бороздах наружных стен следует покрывать теп-
ловой изоляцией в зависимости от местных условий и конструкции
стен. Теплоизоляция таких труб может не делаться только в южных
климатических районах при достаточной теплозащите наружных стен.
Это не относится к главным стоякам в шахтах или каналах; их всегда
покрывают тепловой изоляцией, если попутно отдающееся тепло не мо-
жет быть использовано для отопления помещений.
Компенсация удлинения стояков в малоэтажных зданиях обеспечи-
вается естественными их изгибами в местах присоединения к подающим
магистралям (рис. V.19, а). В более высоких 4—7-этажных зданиях од-
нотрубные стояки изгибают не только в местах присоединения к подаю-
щей, но и к обратной магистрали (рис. V.19, б, г).
В зданиях, имеющих более семи этажей, таких изгибов труб недо-
статочно, и для компенсации удлинения средней части стояков приме-
няюг либо специальные П-образные компенсаторы, либо дополнитель-
ные изгибы труб со смещением отопительных приборов от оси стояка
(рис. V.19, в). В этих случаях трубы между компенсаторами в отдель-
ных точках закрепляют — устанавливают неподвижные опоры. Для
компенсации удлинения каждого этажестояка в однотрубных систе-
мах используют изгибы при смещении замыкающего или обходного
участка от оси стояка. Расстояние от стояка до смещенного замыкаю-
щего участка должно быть при низкотемпературной воде не менее
200 мм.
В местах пересечения междуэтажных перекрытий трубы заключают
в гильзы для обеспечения свободного их перемещения. Концы встроен-
ных в панели стен труб соединяют в разрывах между панелями с из-
гибами для компенсации усилий, возникающих при осадке зданий.
Для компенсации удлинения главных стояков систем отопления
многоэтажных зданий используют П-образные компенсаторы, ширину
и вылет которых определяют расчетом *. Следует иметь в виду, что не-
* См. Справочник проектировщика. Проектирование тепловых сетей/
Под ред. А. А. Николаева. М.: Стройиздат, 1965.
4*	— 99 —
Рис. V.19. Схемы присоедя-
нения стояков к магистра-*
лям систем отопления двух-
трехэтажных (а), четырех—
семиэтажных при верхней
разводке (6) и нижней раз-
водке (г), восьмиэтажных и
более высоких зданий (в)
Рис. V 20. Размещение ма-
гистралей систем отопления
в чердачных (слева), под-
вальных и технических
(справа) помещениях зда-
ний шириной 9 м (а), ши-
риной более 9 м при тупи-
ковом (б) и попутном Дви-
жении теплоносителя в тру-
бах(е)
подвижные опоры между компенсаторами в этом случае воспринима-
ют не только силу упругости компенсатора, но и действие веса трубы G
водой и изоляцией.
Арматура на стояках предназначена для количественного регули-
рования и полного отключения отдельных стояков, если возникает
необходимость в проведении ремонтных и других работ во время ото-
пительного сезона. Вряд ли целесообразно размещать арматуру на сто-
яках систем отопления малоэтажных (один —три этажа) зданий. Здесь
дешевле и проще предусматривать возможность отключения армату-
— 100 —
рой сравнительно небольшой части системы (например, вдоль одного
фасада здания). Однако стояки в лестничных клетках снабжают запор-
ными кранами независимо от числа этажей
.. 6 многоэтажных зданиях на стояках систем отопления устанавли-
вают проходные (пробочные) краны и вентили (см. рис. V.19). Проход-
ные краны используют при низкотемпературной воде и ограниченном
гидростатическом давлении. При давлении, превышающем 0,6 МПа
(6 кгс/см2) в нижней части стояков, проходные краны заменяют более
дорогими, но более прочными и надёжными в работе вентилями. Вен-
тили ставят на стояках, так же как и на подводках к приборам, при
высокотемпературной воде. Следует отдавать предпочтение вентилям
с наклонным шпинделем (косым вентилям), как менее шумным и имею-
щим меньшее гидравлическое сопротивление по сравнению с прямыми
вентилями.
Для спуска воды из одного стояка и впуска в него воздуха при
этом, а также для выпуска воздуха при последующем заполнении
водой рядом с отключающими кранами (или вентилями) устанавлива-
ют муфты с резьбовыми пробками или спускные краны в зданиях, име-
ющих более семи этажей (вентили при давлении более 0,6 МПа) (см.
рис. V.19)
Размещение магистралей определяется назначением и шириной зда-
ния, видом принятой системы отопления.
В производственных зданиях магистрали целесообразно проклады-
вать в пределах рабочих помещений (если этому не препятствует техно-
логия производства) — по стенам, колоннам под потолком, в средней
зоне или у пола. В необходимых по технологии и конструкции здания
случаях магистрали выносят в технические этажи и подпольные кана-
лы.
В малоэтажном производственном здании рационально применять
горизонтальную однотрубную систему отопления (обычную или бифи-
лярную), когда в одной ветви совмещаются функции не только подвод-
ки и стояка, но и магистрали.
Магистрали для стояков, находящихся у внутренних продольных
стен, для стояков у наружных стен в сравнительно узких (шириной
до 9 м) зданиях размещают у продольной оси зданий (рис. V.20, а).
В широких зданиях рационально использовать две разводящие маги-
страли — вдоль каждой фасадной стены (рис. V.20, б, в). При этом не
только сокращается длина магистралей, но и становится возможным
эксплуатационное регулирование теплоподачи отдельно для каждой
стороны здания — пофасадное регулирование (рис. V.20, б).
Магистрали систем отопления гражданских зданий и вспомогатель-
ных зданий промышленных предприятий размещают, как правило, в
чердачных и технических помещениях. Магистрали в чердачных поме-
щениях подвешивают на расстоянии 1 — 1,5 м от наружных стен (см.
рис. V. 20, в), в технических и подвальных, а также рабочих помеще-
ниях — укрепляют на стенах. В северной строительно-климатической
зоне прокладка магистралей в чердачных помещениях и проветривае-
мых подпольях зданий не допускается.
— ТОТ —
При проектировании систем отопления многоэтажных жилых зда-
ний, состоящих из одинаковых повторяющихся секций, применяют по-
секционную разводку магистралей с тупиковым движением воды в
них. В рядовых и торцевых секциях создают самостоятельные системы
отопления, что обеспечивает унификацию трубных заготовок не только
стояков, но и магистралей. Такое дробление систем способствует инду-
стриализации заготовительных работ и упрощает повторное проекти-
рование, но увеличивает число тепловых пунктов и длину магистралей,
мешает внедрению пофасадного регулирования. От слишком мелкого
деления систем отопления отказываются при применении смесительных
насосов и автоматизации регулирования.
В гражданских зданиях повышенной этажности, особенно в высот-
ных, магистрали систем отопления размещают вместе с инженерным
оборудованием других видов на специальных технических этажах.
При размещении магистралей требуется обеспечивать свободный до-
ступ к ним для осмотра, ремонта и замены, а также компенсацию тем-
пературных деформаций.
Компенсация удлинения магистралей выполняется прежде всего
естественными их изгибами, связанными с планировкой здания, и толь-
ко прямые магистрали значительной длины, особенно при высокотем-
пературном теплоносителе, снабжают П-образными компенсаторами.
При проектировании компенсаторов неподвижные опоры, размещают
таким образом, чтобы тепловое удлинение участков магистралей между
опорами не превышало 50 мм. Расстояние между подвижными опорами
выбирают исходя из предельного напряжения на изгиб 25 МПа
(250 кгс/см2), возникающего в металле трубы при просадке одной из
опор.
Арматура на магистралях необходима для количественного регу-
лирования и отключения отдельных частей (ветвей) системы отопления.
Для этого используют муфтовые проходные краны и вентили, а также
фланцевые задвижки на трубах Dy 40 мм.
В пониженных местах на магистралях устанавливают спускные
краны, в повышенных местах — воздушные краны или воздухосбор-
ники.
На вертикальных воздушных трубах систем с нижней прокладкой
магистралей предусматривают арматуру (проходные краны) в тех слу-
Рис. V 21. Схема дренажа стояков си-
стемы водяного отопления
1 — запорный кран; 2 — стояк; 3 —
спускной кран; 4 — магистраль; 5 —
дренажная линия; 6 — общий запор-
ный вентиль, 7 — открытый бачок;
8 — в водосток
— 102 —
чаях, когда намечена установка запорных и спускных кранов на са-
мих стояках. Горизонтальную воздухоотводящую трубу дополняют
воздухосборником и запорным краном, если ее не выводят к открытому
расширительному баку (как на рис. I 5).
На дренажной линии для аварийного опорожнения отдельных сто-
яков (или горизонтальных ветвей) кроме спускных кранов у каждого
стояка или ветви устанавливают общий запорный вентиль перед пере-
пускным водосточным бачком (рис. V.21). Это делают во избежание
утечки воды через неисправные спускные краны стояков (ветвей) при
действии системы.
Арматура в тепловом пункте здания предназначена для регулиро-
вания и отключения отдельных систем отопления, а также отопитель-
ного оборудования.
Задвижки размещают на главных подающих и обратных магистра-
лях, до и после (по движению теплоносителя) теплообменников, цир-
куляционных и смесительных насосов, водоструйных элеваторов, ис-
полнительных механизмов автоматического регулирования и других
аппаратов, а также на обводных линиях. Если кроме рабочего насоса
предусмотрен резервный насос, то после каждого из них, кроме задви-
жек, устанавливают обратные клапаны, так как насос находится в ре-
зерве при открытых задвижках.
Уклон труб. Строго горизонтальная прокладка труб допустима при
повышенной скорости движения воды, когда скопления воздуха уносят-
ся протекающей водой. Так, например, можно прокладывать без укло-
на магистрали Dy >50 мм и ветви горизонтальных однотрубных
систем независимо от диаметра при скорости движения воды не
менее 0,25 м/с. О нако в этом случае затруднен спуск воды из таких
труб.
Уклон магистралей верхней разводки рекомендуют делать против
движения воды для удаления скоплений воздуха к воздухосборнику,
помещаемому в наиболее высокой точке системы отопления В гравита-
ционных системах допустимо делать уклон труб по движению воды,
если скорость ее движения ниже скорости витания пузырьков воздуха
в воде.
Нижним магистралям придают, как правило, уклон в сторону теп-
лового пункта здания, где при опорожнении системы вода спускается
в канализацию. При этом если магистралей прокладывается две (по-
дающая и обратная), то рационально с точки зрения их крепления при-
давать им уклон в одном и том же направлении.
В насосных системах уклоны подающих магистралей и подводок
к отопительным приборам допустимо выполнять по направлению дви-
жения воды, если уклон будет достаточным для самопроизвольного
движения пузырьков воздуха против направления движения воды.
Обычно это условие выполняется при уклоне около 1% (0,01).
Рекомендуемый нормальный уклон магистралей в насосных сис-
темах 0,003, хотя в необходимом случае уклон может быть уменьшен
до 0,002. Минимальный уклон подающих магистралей гравитацион-
ных систем по направлению движения воды, а также подводок к отопи-
тельным приборам 0,005
— 103
V.6. ОТКРЫТЫЕ И ЗАКРЫТЫЕ РАСШИРИТЕЛЬНЫЕ ЕДКИ
Расширительный бак применяют при тепловой мощностй системы
отопления одного или нескольких зданий до 6-103 кВт (5 Гкал/ч), ког-
да утечка воды в неплотных соединениях труб, в арматуре, приборах
и других местах систем еще не вызывает постоянного действия подпи-
точных насосов или клапанов. Бак может быть открытым, сообщающим-
ся с атмосферой (см. рис. V.1), и закрытым, находящимся под пере-
менным избыточным давлением.
Основное назначение расширительного бака — прием избытка объ-
ема воды в системе, образующегося при ее нагревании, для поддержа-
ния определенного гидравлического давления. Кроме того, бак пред-
назначен для восполнения убыли объема воды в системе при Небольшой
утечке и при понижении ее температуры, для сигнализации об уровне
воды в системе и управления действием подпиточных приборов. Через
открытый бак удаляется вода в водосток при переполнении системы.
В отдельных случаях бак служит воздухоотделителем и воздухоот-
водчиком (см. например, рис. 1. 3). Фактически непрерывное и безот-
казное выполнение этих разнообразных функций при помощи откры-
того расширю ельнот о бака делает его необходимым и надежным эле-
ментом системы отопления. Этим объясняется его широкое распрост-
ранение.
Открытые расширительные баки, с другой стороны, громоздки,
в связи с чем затрудняется их размещение в зданиях и увеличивается
бесполезная потеря Tt плоты через их стенки. При открытых баках всле-
дствие излишнего охлаждения воды в них возможно поглощение возду-
ха, что усиливает внутреннюю коррозию труб и приборов. Наконец,
в большинстве случаев требуется прокладка специальных соединитель-
ных труб.
Закрытые расширительные баки, помещаемые непосредственно в
тепловых пунктах зданий или на тепловых станциях, в значительной
степени лишены перечисленных недостатков. Однако их необходимый
объем превышает объем открытых баков, а для сокращения объема пу-
тем искусственного увеличения внутреннего давления требуются до-
полнительное оборудование и затрата электрической энергии.
Открытый расширительный бак (рис. V.22) размещают над верхней
точкой системы в чердачном помещении или в лестничной клетке зда-
ния и покрывают тепловой изоляцией. При установке неизолирован-
ного бака в утепленном боксе повышается стоимость монтажа и увели-
чиваются потери тепла (из-за развития площади поверхности охлажде-
ния), поэтому такой способ размещения бака не может быть рекомен-
дован.
На рис. V.23 показаны схемы соединения открытого расширитель-
ного бака с системой. В насосной системе малоэтажного здания можно
использовать схему с выводом контрольной трубы D у 20 мм (уровень
воды в баке не дожен быть ниже показанного на рис. V.22 штрихпунк-
тирной линией), а также переливной трубы к раковине в тепловом пунк-
те (рис. V.23, а). Расширительную и циркуляционную трубы присое-
диняют к общей обратной магистрали, как правило, близ всасывающе-
104 —
Pec. V.22. Открытый расширительный бак
е патрубками для^ йрисоединения тр^б
J — расширительной, 2 — переливной, 3 —
контрольной, 3' — трубы реле уровня. 4 —
циркуляционной
Рис. V.23. Присоединение открытого расширительного бака к обратной магистрали в насос-
ной системе отопления с ручным контролем (о) и с автоматизированными сигнализацией 
регулированием уровня воды в баке (б), к подающей магистрали в гравитационной систе-
ме (в)
J, 2, 3, 4 — расширительная, циркуляционная, контрольная, переливная трубы; 5 и 6 — реле
нижнего и верхнего уровня воды в баке, соединенные трубой 3' с баком
го патрубка циркуляционного насоса на расстоянии / > 2 м одна ат
другой. Диаметр расширительной трубы 32 мм, циркуляционной 25 мм,
переливной 50 мм (для баков общим объемом менее 500 л диаметры
уменьшают на один торговый размер).
В насосной системе многоэтажного здания переливную трубу отво-
дят к внутреннему водосточному (чугунному) стояку, а контрольную
трубу заменяют (или дополняют) электрической сигнализацией с авто-
матическим управлением подпиткой системы при помощи двух реле
уровня, соединенных последовательно трубой 3' (рис. V.23, б) с баком
и с атмосферой. Реле нижнего уровня 5 сигнализирует (светом или зву-
ком) о падении уровня воды в баке и включает подпиточную установку
(клапан или насос), реле верхнего уровня 6 сигнализирует о заполне-
нии бака и прекращает подпитку системы. Иногда при крупных баках
устанавливают еще третье—контрольное реле уровня только для све-
товой сигнализации о степени заполнения бака. В 10—16-этажных зда-
ниях расстояние I (см. рис. V.23) может быть сокращено до конструк-
тивно приемлемого минимума, а диаметры расширительной и цирку-
ляционной труб уменьшены до 20—15 мм.
105 —
Таблица V.5. Объемное расширение
воды, нагреваемой в системе отопления
(значения k в долях первоначального
объема)
Водз для наполнения системы	При расчетной тем- пературе горячей воды, °C		
	95	105	130-150
Водопроводная (5° С) Из тепловой сети (40—45° С)	0,045 0,022	0,051 0,025	0,060 0,032
В гравитационной системе
с верхней разводкой откры-
тый расширительный бак
присоединяют к высшей точ-
ке подающей магистрали
(рис. V.23, в).
Полезный объем открыто-
го расширительного бака ог-
раничен высотой ha (см. рис.
V 22) или расстоянием от
уровня верхнего реле до ни-
за переливной трубы. Этот
объем должен соответствовать
воды, заполняющей систему отопления, при ее
увеличению объема
нагревании до средней расчетной температуры.
Изменение объема воды при нагревании в небольшом температур-
ном интервале выражается уравнением
Vt = Vo (1 +Р0.	(V.5)
Отсюда увеличение объема воды в системе отопления составит
ДРс=рд^с,	(V.6)
где Vc — общий внутренний объем труб, приборов и теплообменников системы
отопления, м3 (л), который принимают за объем воды в системе при начальной
температуре, А/ — изменение температуры воды от начальной до средней рас-
четной; Р — среднее значение коэффициента объемного расширения воды (обыч-
но принимают Р = 0,0006)
Полезный объем расширительного бака УПОл» соответствующий уве-
личению объема воды в системе AVC, определяют по формуле
У пол — kV с»	(V. 7)
где h = РД/ (табл. V 5)»
Более точно при повышении средней температуры воды в системе
от 5 до 80° С ее объем увеличивается на 0,0287, до 90° С — на 0,0356,
до 100°С — на 0,0433 и до 110° С — на 0,0513 первоначального объе-
ма.
Объем воды в системе отопления при начальной температуре Ус оп-
ределяют по укрупненным измерителям.
Объем воды во внутренних теплопроводах принимают на каждые
1160 Вт (1000 ккал/ч) тепловой мощности в размере 8 л при низкотем-
пературной и 6 л при высокотемпературной воде. Объем воды в наруж-
ных теплопроводах определяют по проекту тепловой сети.
Объем воды в отопительных приборах рассчитывают, используя
средние показатели, приведенные в табл. V.6.
Пример V.I. Определить полезный объем расширительного бака в насосной
системе водяного отопления с местной котельной и конвекторами типа «Ком-
форт» тепловой мощностью 232 кВт (200 тыс. ккал/ч) при /г — 95° С,
По формуле (V 7)
Упол — 0,045(8,04-0,8 + 3,0)232 : 1,16 = 106 л.
— 106 —
Таблица V.6. Объем воды, приходящийся на 1160 Вт
(1000 ккал/ч) тепловой мощности отопительных приборов
Отопительный прибор	Объем воды, л, при расчетной темпе- ратуре горячей воды в системе, ®С		
	95	1	105	1	130—150
Радиатор чугунный типа М-140-А0 вы- сотой 500 мм при схеме движения воды- сверху-вниз	10,0	9,3	7,5
снизу-вверх	12,0	11,2	9,0
Радиатор стальной панельный колонча-	8,25	7,7	6,2
тый Ребристая труба чугунная	6,5	6,0	5,0
Панель бетонная с трубами Оу20	2,0	1,85	1,5
Конвектор плинтусный типа: 20 КП	1,25	1,16	1,0
15 КП	0,88	0,82	0,7
Конвектор типа «Комфорт»	0,8	0,74	0,6
Калорифер пластинчатый	0,5	0,47	0,4
Котел чугунный секционный	3,0	3,0	ем-я
Размеры баков типизированы, поэтому обычно принимают к уста-
новке бак, имеющий ближайшую большую полезную вместимость.
Полезный объем бака в значительной степени зависит от вида ото-
пительных приборов. Наибольшим он будет при использовании чугун-
ных радиаторов (по условиям примера V.1 объем потребуется увели-
чить до 189 л).
Закрытый расширительный бак с воздушной «подушкой» (или га-
зовой, если используется азот или другой газ, отделенный от воды мем-
браной) герметичен и может обеспечить в широком диапазоне пере-
менное давление в системе отопления. Объем закрытого расширитель-
ного бака строю обусловлен допустимым диапазоном изменения гид-
равлического давления в системе. Объем бака зависит от объема и рас-
четной температуры воды, давления циркуляционного насоса и места
его включения в теплопровод по отношению к теплообменнику и точке
присоединения бака.
Полезный объем закрытого расширительного бака определяют по
формуле
AV'
Кпол=	*	(V.8)
Ра  Ра
Рмин Рманс
где Д Кс — прирост объема воды в системе при нагревании; определяют по фор-
муле (V.6); ра — абсолютное давление в бакс до первого поступления воды (обыч-
но атмосферное давление); рмин — абсолютное давление в баке при наполнении
системы водой (минимально необходимое давление воды в баке), Рмакс — аб-
солютное давление в баке при повышении температуры воды tr до расчетной и за-
полнении бака водой (максимально допустимое рабочее давление воды в баке).
Минимально необходимое давление воды в закрытом расширитель-
ном баке равно гидростатическому давлению на уровне установки
— 107 —
бака с некоторым запасом рверх для создания избыточного давления в
верхней точке системы, которое позволит избежать подсоса воздуха из
Атмосферы или вскипания воды (особенно, если /г > 100° С):
Рмин=Ра4~Р2~1~Рверх-	(V.9)
Максимально допустимое давление воды в баке в обычном случае
присоединения его к обратной магистрали системы перед всасываю-
щим патрубком циркуляционного насоса (рис. V.24) принимают в за-
Рис. V.24. Присоединение
закрытого расширительного
бака к обратной магистрали
системы водяного отопления
перед циркуляционным на-
сосом
1	— расширительный бак;
2	— циркуляционный	насос;
3	— теплообменник
висимости от рабочего давления рраб, допустимого для элементов сис-
темы отопления в низшей ее точке (например, для чугунного котла),
уменьшенного на сумму давления насоса Дрн и гидростатического дав-
ления от уровня воды в баке до низшей точки системы:
Рмакс = Ра~1_Рраб (ДРн~ЬР1)-	(V. 10)
Давления р{ и пропорциональны вертикальным расстояниям
hi и h2 (см. рис. V.24).
' Объем закрытого расширительного бака при начальном давлении в
нем*, равном атмосферному, получается больше объема открытого ба-
ка/
‘Использование сжатого воздуха для повышения давления ра сверх
атмосферного (для «зарядки» бака) позволяет сократить объем закрыто-
го бака. Объем закрытого расширительного бака уменьшается также
при переносе его в верхнюю часть здания и присоединении там к маги-
страли системы отопления. Для создания демпфирующей «подушки»
в закрытом расширительном баке вместо воздуха, растворяющегося в
воде и вызывающего коррозию стали, в настоящее время используют
инертный в этом отношении газ (например, азот).
Место присоединения закрытого расширительного бака к теплопро-
водам выбирают с учетом сохранения его гидравлической связи с дей-
ствующей частью системы при нормальном использовании клапанов,
задвижек и прочей запорной арматуры в другой отключаемой части
системы отопления.
V.7. ПЕРЕМЕЩЕНИЕ, СБОР И УДАЛЕНИЕ ВОЗДУХА
В системах водяного отопления воздушные, точнее газовые, скоп-
ления, нарушают циркуляцию теплоносителя, вызывают шум и кор-
розию стали. Борьба с газовыми скоплениями при эксплуатации — за-
дача, подлежащая разрешению при проектировании систем.
-rjioe —
Воздух в системы отопления попадает различными путями: частич-
но остается в свободном состоянии при заполнении водой; подсасыва-
ется в процессе эксплуатации неправильно сконструированной сис-
темы; вносится водой при заполнении в растворенном (точнее, в погло-
щенном, абсорбированном) виде. В системе с деаэрированной водой по-
является водород с примесью других газов.
Количество свободного воздуха, остающегося в трубах и приборах
при их заполнении, не поддается учету, но этот воздух в правильно
сконструированной системе устраняется в течение нескольких дней
эксплуатации.
Подсоса воздуха можно избежать путем создания избыточного дав-
ления в неблагоприятных точках системы (см. п. VI.3).
Количество растворенного воздуха, вводимого в систему при перио-
дических добавках воды в процессе эксплуатации, определяется в зави-
симости от содержания воздуха в подпиточной воде. Холодная водо-
проводная вода содержит свыше 30 г воздуха в 1 т воды, подпиточная
деаэрированная вода из теплофикационной сети — менее 1 г.
Количество растворенного воздуха (газа), переходящего в свобод-
ное состояние, зависит от температуры и давления воды в системах отоп-
ления. Ниже приведена зависимость растворимости (насыщающей кон-
центрации) кислорода воздуха от температуры чистой воды при атмос-
ферном давлении:
Температура воды,	°C ......	5	30	50	70	90	95
Растворимость кислорода воздуха
ра, г/т...................... 33	20	15	11	5	3
Повышение температуры воды сопровождается значительным по-
нижением содержания в ней растворенных газов, и в тех местах систем
отопления, где горячая вода находится под давлением, близким к ат-
мосферному, в свободное состояние переходит наибольшее количество
газов.
Повышение давления задерживает переход абсорбированного газа
в свободное состояние. Зависимость растворимости газа в воде от дав-
ления с достаточной точностью выражается законом Генри, согласно
которому абсорбируемое количество газа пропорционально его давле-
нию (при данной температуре), т. е. может быть представлена в виде:
Pi=Pa—.	- <V.ll)
Ра
где ра — растворимость газа в воде при атмосферном давлении, г/т; ра и pt —и
парциальное давление газа в воде соответственно при абсолютном атмосферном
и повышенном гидростатическом давлении, МПа.
По уравнению (V. 11) можно определить, что при гидростатическом
давлении, действующем в теплообменниках систем водяного отопления
многоэтажных зданий, растворимость газа в воде повышается настоль^
ко, что даже при температуре 95°С растворенные газы, вводимые с во*
допроводной водой, не могут перейти в свободное состояние. Это про»
изойдет лишь при достаточном понижении гидростатического давле-
ния.
— 109 —
Растворенный воздух имеет около 33% кислорода, т. е. «водяной»
воздух более опасен в коррозионном отношении для стальных труб,
чем атмосферный, в котором содержится, как известно, около 21 %
кислорода (по объему).
При эксплуатации систем отопления с деаэрированной водой про-
исходит медленная ионная химическая реакция с образованием гидра-
та закиси железа Fe (ОН)2 В горячей воде гидрат закиси железа пре-
вращается в окалину — магнетит (осадок, имеющий вид черных части-
чек) с выделением водорода:
3 Fe (ОН)2 Fe3 О4 + 2Н2О + На.	(V. 12)
При коррозии, например, 1 см3 железа выделяется 1 л водорода.
В течение отопительного сезона при сравнительно малой коррозии ме-
талла в системах отопления могут появиться значительные скопления
водорода.
Форма газовых скоплений в воде в свободном состоянии различна.
Лишь пузырьки диаметром сечения не более 1 мм имеют форму шара.
С увеличением объема пузырьки сплющиваются, принимая эллипсо-
идную и грибовидную формы.
В вертикальных трубах пузырьки газа могут всплывать, нахо-
диться во взвешенном состоянии и, наконец, увлекаться потоком воды
вниз В горизонтальных и наклонных трубах пузырьки газа занимают
верхнее положение. Мельчайшие пузырьки задерживаются в нишах
шероховатой поверхности труб. Более крупные пузырьки (объемом
0,1 см3 и более) в зависимости от уклона труб и скорости движения воды
как бы катятся вдоль «потолочной» поверхности труб в виде прерыви-
стой ленты. С увеличением скорости движения воды до 0,6 м/с начина-
ется дробление газовых скоплений, пузырьки в верхней части труб,
отрываясь от их поверхности, двигаются по криволинейным траекто-
риям. При скорости движения воды более 1 м/с мелкие пузырьки по-
степенно распространяются по всему сечению труб — возникает газо-
водяная эмульсия.
Скорость движения пузырьков газа в воде зависит от подъемной ар-
химедовой силы и сил сопротивления движению воды и газа. При ра-
венстве действующих сил пузырек находится в потоке во взвешенном
состоянии. Скорость свободного потока, не ограниченного стенками
трубы, при которой пузырек газа «витает» в воде, носит название ско-
рости витания, или критической скорости движения воды. При пре-
обладании подъемной силы пузырек «всплывает» против течения воды
и перемещается в верхние части системы. При скорости движения пото-
ка, превышающей критическую, пузырек газа уносится потоком воды
и в системе отопления перемещается в нижние ее части.
Критическая скорость потока воды, связанная с обычными геомет-
рическими размерами воздушных скоплений в системах водяного отоп-
ления, составляет в вертикальных трубах 0,2—0,25 м/с, в наклонных
и горизонтальных трубах 0,1—0,15 м/с. Скорость всплывания пузырь-
ков не превышает скорости витания.
Таким образом, газы переходят из растворенного состояния в сво-
бодное по мере уменьшения гидростатического давления в главном сто-
110 --
Рис. V.25. Проточные возду-
хосборника:	вертикальный
на главном стояке (а) в го-
ризонтальный на магистра-
ли (б)
1 — главный стояк; 2 — ма-
гистрали; 3 — труба £>у15
(с краном) для выпуска
воздуха; 4 — муфта Оу 15
для воздуховыпускной тру-
бы; 5—муфта Оу 15 с проб-
кой для выпуска грязи
Рис. V.26. Схемы установки
воздухосборников и возду-
хоотводчиков
а — с горизонтальным про-
точным воздухосборником;
б — с вертикальным непро-
точным воздухосборникомз
в — автоматический возду-
хоотводчик; г — непроточ-
ный воздухосборник; 1 —
магистраль; 2 — воздухо-
сборник; 3 — воздухоотвод-
чик; 4 — запорный кран;
б — ручной воздуховыпуск-
ной кран; 6 — воздушная
линия; 7 — поплавок; 3 —
упор; 9 — пружинный кла-
пан; 10 — защитный колпак
яке при верхнем расположении подающей магистрали, в отдельных
стояках — при нижней ее прокладке; свободные пузырьки и скопле-
ния движутся по течению или против него в зависимости от скорости
потока воды и уклона труб. Газы собираются в самых высоких точках
системы, а при высокой скорости движения захватываются потоком и
по мере понижения температуры и повышения гидростатического дав-
ления вновь абсорбируются водой.
В системах с верхним расположением магистралей обеспечивают
движение свободных газов к точкам их сбора. Точки сбора газов (и уда-
ления их в атмосферу) назначают в наиболее высоко расположенных
местах систем. Скорость движения воды в точках сбора снижают до ве-
личины менее 0,1 м/с; длину пути воды с пониженной скоростью выби-
рают с учетом всплывания пузырьков и скопления газов для последую-
щего их удаления.
11Т -S
Рис V.27. Удаление воздуха из систем водяного отопления с нижней разводкой
а б, в — через воздушный кран (дас — деталь ручного крана); г — через воздушные грубы
2 и 3 с петлей 5, д — через непроточный воздухосборник 4, е — через открытый расшири-
тельный бак 6; 1—1 — верхний уровень воды в стояках и баке
Магистралям придают определенным уклон в желательном направ-
лении (см. п. V.5) и устанавливают проточные воздухосборники
(рис. V.25) — вертикальные или горизонтальные. В системах с «оп-
рокинутой» циркуляцией воды и верхним расположением обратной ма-
гистрали используют открытые расширительные баки. Из воздухосбор-
ников газы удаляются в атмосферу периодически при помощи ручных
спускных кранов или автоматических воздухоотводчиков (рис. V.26).
Из расширительных баков газы выходят через открытую переливную
трубу
Минимально необходимый внутренний диаметр dB, мм, воздухосбор-
ника определяют исходя из скорости движения воды в нем менее
0,1 м/с по формуле
4==2б0-5,	(V.13)
где G — количество воды кг/ч.
Выбранный диаметр воздухосборника должен превышать диаметр
магистрали по крайней мере в 2 раза. Длина горизонтального воздухо-
сборника должна быть в 2 — 2,5 раза больше его диаметра.
В большинстве известных конструкций автоматических воздухоот-
водчиков (так называемых вантузов) поплавково-клапанного типа ис-
пользуется внутреннее гидростатическое давление для закрывания
— 112 —
клапана (прижимания золотника клапана к седлу воздушной трубки)
и вес поплавка для его открывания.
На рис. V.26, в показан воздухоотводчик конструкции ВНИИГС
с пружинным воздуховыпускным клапаном. Если в пространстве меж-
ду корпусом и поплавком собирается воздух, то поплавок опускается.
При этом сжимается пружина в клапане и для воздуха открывается
выход в атмосферу. Поступающая при этом в корпус вода поднимает
поплавок и с помощью пружины клапан закрывается
В системах с нижним расположением обеих магистралей газы, кон-
центрирующиеся в колончатых радиаторах или в греющих трубах кон-
векторов верхнего этажа, удаляют в атмосферу периодически при по-
мощи ручных и автоматических воздушных кранов 1 (рис. V.27, а)
или централизованно через специальные воздушные трубы 2 и 3 (рис.
V.27, г).
Распространен ручной бессальниковый воздушный кран Dy 15
с поворотным игольчатым штоком (рис. V.27, эю). Однако целесообраз-
нее применять более совершенные автоматические воздушные краны,
работа которых основана на свойстве сухого материала пропускать
воздух и задерживать его при увлажнении.
При централизованном удалении газов воздушные трубы стояков
соединяются горизонтальной воздушной линией (рис. V.27, г) с воз-
душной петлей для устранения циркуляции воды в воздушной линии
(рис. V.27, д, е). Для периодического выпуска воздуха в воздушной
петле помещают вертикальный воздухосборник со спускным краном
(рис. V.26, б и V.27, д). Для непрерывного удаления воздуха воздуш-
ную петлю присоединяют к соединительной трубе открытого расшири-
тельного бака (рис. V.27, е).
Особенно важны мероприятия по сбору и удалению воздушных
скоплений при подпитке систем водопроводной водой. В этом случае
при нижнем расположении магистралей рекомендуют присоединять
колончатые радиаторы в верхнем этаже по схеме снизу-вниз (см.
рис. V.27, а) или применять централизованное удаление воздуха (см.
рис. V.27, г).
При подпитке систем деаэрированной водой можно добиться уноса
газов из труб и приборов верхнего этажа путем повышения скорости
движения воды до 0,3 м/с и более о последующей их абсорбцией в зоне
повышенного гидростатического давления. Это осуществимо в верти-
кальных однотрубных системах с присоединением труб к отопитель-
ным приборам верхнего этажа по схеме сверху-вниз (см. рис. V.27, б).
Процесс поглощения газов водой протекает быстро в отопительных
приборах нижних этажей, где растворимость воздуха возрастает не
только из-за понижения температуры воды, но и благодаря увеличению
гидростатического давления. По наблюдениям процесс обезвоздушива-
ния радиаторов, присоединенных к трубам по схеме снизу-вниз (см.
рис. V. 27, а), практически заканчивается в течение 2—3 сут без откры-
вания воздушных кранов. Поэтому при обеспечении достаточной раст-
воримости газов трубы можно присоединять к приборам по схеме, изо-
браженной на рис V. 27, в, способствующей повышению плотности теп-
лового потока приборов.
— 113 —
В вертикальных однотрубных системах отопления многоэтажных
зданий с П-образными и бифилярными стояками наверху каждого
стояка можно устанавливать один воздушный кран и пользоваться
им только при спуске воды, а при наполнении системы удалять воз-
дух в основании нисходящей части стояков путем выдавливания его
водой.
V.8. СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ С ЕСТЕСТВЕННОЙ ЦИРКУЛЯЦИЕЙ ВОДЫ
Область применения систем с естественной циркуляцией воды
(гравитационных систем) в настоящее время ограничена. Их использу-
ют для отопления отдельных жилых квартир, обособленных граждан-
ских зданий (особенно в сельской местности), зданий, в которых недо-
пустимы вызываемые насосами шум и вибрация конструкций (напри-
мер, при точных измерениях). Использование естественной циркуля-
ции целесообразно также в системах отопления новых жилых зданий
(особенно башенного типа), размещаемых в сложившихся городских
кварталах без проведения реконструкции инженерных сетей и соору-
жений [71. Системы с естественной циркуляцией воды могут быть при-
менены для отопления отдельных верхних помещений высоких зданий
(например, технического этажа).
Недостатки систем с естественной циркуляцией воды по сравнению с
насосными системами значительны. К ним относятся сокращение радиу-
са действия, возрастание расхода стали из-за применения труб увели-
ченного диаметра, замедленное включение систем в действие, повышен-
ная опасность замерзания воды в трубах, проложенных в неотаплива-
емых помещениях.
Однако при использовании естественной циркуляции воды упроща-
ется устройство систем, эксплуатация систем отопления осуществляет-
ся без проведения мероприятий по звуко- и виброизоляции независимо
от снабжения электрической энергией.
Гравитационным системам свойственно саморегулирование, обуслов-
ливающее ровную температуру помещений. Действительно, в системах
при изменении температуры и плотности воды изменяется и ее расход
вследствие возрастания или уменьшения естественного циркуляцион-
ного давления. Одновременное изменение температуры и расхода воды
(качества и количества теплоносителя) обеспечивает теплопередачу
приборов, необходимую для поддержания заданной температуры по-
мещений.
Принципиальная схема системы отопления с естественной цирку-
ляцией воды изображена на рис. V.28 для случая независимого при-
соединения к наружным теплопроводам. Показано, что наполнение и
подпитка системы делаются деаэрированной водой из наружного обрат-
ного теплопровода (при условии достаточно высокого давления в нем).
Схемы системы с естественной циркуляцией воды подобны схемам
насосной системы отопления. Однако среди них предпочтение отдает-
ся схеме с верхним расположением подающих магистралей, учитывая,
что при этом возрастает естественное циркуляционное давление в ре-
зультате охлаждения воды в сравнительно высоко расположенных ма-
гистралях.
— 114 —
Рис. V.28. Принципиальная схема
системы отопления с естественной
циркуляцией воды
1 — теплообменник, 2, 3 — наруж-
ные обратный и подающий тепло-
проводы; 4 — расширительный бак;
5 — верхняя подающая магистраль
с уклоном по направлению движе-
ния воды (по стрелке); 6 — отопи-
тельный прибор; 7 — труба для
наполнения и подпитки системы
Рис. V.29. Схема системы водяного отопления же-
лезнодорожного пассажирского вагона
I — котел; 2 — проточный расширительный бачок;
3 — верхняя подающая магистраль; 4 — основные
греющие гладкие трубы; 5 — отопительный прибор
туалетного отделения
При верхней разводке расширительный бак присоединяют непо-
средственно к верхней части главного стояка (см. рис. V. 23, в) — к
месту системы, где, как известно, выделяется наибольшее количество
растворенного в воде воздуха. Уклон подающих магистралей делают в
сторону движения воды (см. рис. V.28), обеспечивая перемещение воз-
душных скоплений из стояков к точке присоединения расширительного
бака. Это способствует беспрепятственному полному удалению возду-
ха из системы в атмосферу через бак и его переливную трубу без возду-
хосборников и воздухоотводчиков. При подобном надежном способе
удаления воздуха упрощается эксплуатация и увеличивается срок
службы систем отопления.
При верхней разводке движение греющей воды внутри отопитель-
ных приборов происходит по схеме сверху-вниз, благоприятствующей
получению более высоких теплотехнических показателей приборов.
В условиях естественной циркуляции воды преимущество перед од-
нотрубной имеет двухтрубная система отопления как более надежная
для поддержания заданной температуры каждого помещения. Однако
при устройстве вертикальной однотрубной системы в многоэтажном зда-
нии значительно возрастает естественное циркуляционное давление.
Это позволяет применять унифицированные приборные узлы, а также
располагать отдельные отопительные приборы ниже теплообменника
или котла.
Конструкцию приборных узлов выбирают, учитывая необходимость
уменьшения их гидравлического сопротивления. В однотрубных стоя-
ках уменьшенное гидравлическое сопротивление имеют приборные
узлы с осевыми замыкающими участками (см. рис. V.14, б). При ис-
пользовании узлов такой конструкции в системах с естественной цир-
куляцией через приборы все же протекает основная масса воды из сто-
яков (обеспечивается, как говорят, высокий коэффициент затекания),
— 115 —
тогда как при насосных системах в этом случае в приборы затекает
лишь небольшая часть воды.
В двухтрубной системе для создания достаточного циркуляцион-
ного давления стремятся увеличить вертикальное расстояние между
/нижними отопительными приборами и теплообменниками, чтобы до-
вести его хотя бы до 3 м. Если это осуществимо в отдельных зданиях,
то при отоплении одноэтажных квартир и домов, а также железнодо-
рожных вагонов теплообменник (котел) приходится располагать на од-
ном уровне с отопительными приборами.
Квартирные системы отопления [14] устраивают так, чтобы хотя
бы одна из магистралей прокладывалась под потолком отапливаемых
помещений. Тогда необходимое для устойчивой циркуляции естест-
венное давление обеспечивается вследствие охлаждения воды в трубах.
Что же касается охлаждения воды в приборах, то центр охлаждения в
них может оказаться не только не выше центра нагревания в котле,
но даже ниже его, а это препятствует естественной циркуляции воды.
Наиболее распространена двухтрубная схема с размещением подаю-
щих магистралей под потолком отапливаемых помещений, обратных—
у пола или в подпольных каналах.
Применяют двухтрубную схему тогда, когда не только подающую,
но и обратную магистраль прокладывают под потолком помещений (на-
пример, в уже эксплуатируемом здании). Тогда для устойчивой цирку-
ляции воды необходимо опускать обратную магистраль петлями до ни-
за каждою отопительного прибора, что увеличивает расход труб и ус-
ложняет спуск воды из системы.
Возможна также горизонтальная однотрубная схема соединения
отопительных приборов, но и в этом случае одну из магистралей сле-
дует прокладывать поверху.
Отопительные приборы обычно размещают под окнами. В южных
районах, а также в существующих зданиях их можно располагать у
внутренних стен, что значительно уменьшает расход труб.
На рис. V.29 для примера показана схема части системы водяного
отопления железнодорожного пассажирского вагона. Две гладкие тру-
бы, обогревающие нижнюю зону салона под окнами, присоединены са-
мостоятельно к верхней подающей магистрали для усиления циркуля-
ции воды в каждой из них. Подающую магистраль следует проклады-
вать без тепловой изоляции для увеличения циркуляционного давле-
ния. Изолировать целесообразно только главный стояк для уменьше-
ния попутных теплопотерь.
Глава VI. РАСЧЕТ ДАВЛЕНИЯ В СИСТЕМАХ
ВОДЯНОГО ОТОПЛЕНИЯ
VJ.1. ДАВЛЕНИЕ ЦИРКУЛЯЦИОННЫХ НАСОСОВ
Насос, действующий в замкнутом контуре системы отопления, как
правило, воду не поднимает, а только ее перемещает, усиливая цирку-
ляцию. В процессах заполнения системы или возмещения объема воды,
— 116 —
вытекшей из системы, циркуляционный насос не участвует; заполне-
ний происходит под действием давления в водопроводе (см. рис. V.1, а),
в наружных теплопроводах (см. рис. V.1, в, г) или с помощью специ-
ального подпиточного насоса (см. рис. V.1, б), если давление в тепло-
проводах недостаточно. Лишь в отдельных случаях циркуляционный
насос выполняет также функции насоса, повышающего уровень воды в
системе отопления.
Для создания циркуляции воды в замкнутом контуре местоположе-
ние насоса безразлично. Обычно насос включают в общую обратную
магистраль системы отопления, так как при перемещении воды, име-
ющей температуру не выше 70° С, увеличивается срок его службы.
Однако при необходимости понижения гидравлического давления в теп-
лообменнике или котле насос может быть включен и в подающую маги-
страль, если, конечно, его конструкция рассчитана на перемещение
более горячей воды
Мощность насоса зависит от количества перемещаемой (расхода)
воды и развиваемого циркуляционного давления
Массовый расход насоса GH (или объемная подача насоса LH) оп-
ределяется количеством воды, перемещаемой насосом за определен-
ный промежуток времени, отнесенным к этому промежутку. Для цир-
куляционного насоса, включенного в общую магистраль, расход GH ра-
вен общему расходу воды в системе отопления Gc, кг/с, т. е.
GH=GC,	(VI 1)
Gc = Qc/(/r~/0),	(VI.2)
где Qc — тепловая мощность системы отопления, Вт; /г, 70 — энтальция соот-
ветственно горячей и обратной воды в системе отопления, Дж/кг, причем
/=41877,	(У1.3>
Т — температура воды, К»
Обычно при расчетах разность энтальпии выражают через удель-
ную массовую теплоемкость с и разность температуры tP — t0. Тогда
расход воды в системе отопления Gc, кг/с, составит
Gc = Qc/c (/г—-/0)>	(VI.2а)
где tr, to — расчетная температура соответственно горячей и обратной воды в
системе отопления, ° С.
Объемная подача насоса £н практически близка к массовому рас-
ходу насоса GH. В настоящее время при проектировании определяют
количество воды, перемещаемой в течение 1 ч. При этом формула
(VI .2а) принимает вид:
Gc—0,86Qc/(/P—to)	(VI. 26)
(без множителя 0,86, если Qc выражена в ккал/ч, а не в Вт).
Циркуляционное давление насоса Дрн, т. е. удельная энергия, со-
общаемая насосом воде в системе отопления, равно разности полного
гидравлического давления при выходе воды из нагнетательного пат-
рубка и при входе во всасывающий патрубок насоса:
ДДн=7н—РвН—|-(^н —“'в )-ГР£(Лн—(VI.4)
— 117 —
где рн, рв — гидростатическое давление, Н/м8 или Па; к>н, wB — скорость пото-
ка воды, м/с; йн, Лв — превышение уровня выхода и входа воды в насос над пло-
скостью отсчета, м; р — плотность воды, кг/м8 (индекс «н» относится к нагнета-
тельному, а индекс «в» — к всасывающему патрубкам насоса).
Для горизонтального насоса при wK — wB
АРн~Рн Рв»	(VI. 4а)
т. е. циркуляционное давление равно разности гидростатических дав-
лений в нагнетательном и всасывающем патрубках насоса.
Циркуляционное давление насоса, предназначенное для преодоле-
ния сопротивления движению воды в замкнутых кольцах систем отоп-
ления, выражают в паскалях (или кгс/м2). В отличие от циркуляцион-
ного давления напор насоса обозначают буквой Н и выражают в мет-
рах (м).
В системе отопления насосная циркуляция (искусственное движе-
ние воды) дополняет гравитационную (естественное движение), и, сле-
довательно, циркуляционное давление насоса должно быть меньше со-
противления движению воды в системе Дрс на величину естественно
возникающего циркуляционного давления Дре:
Дрн = Дрс—Дре	(VI.5)
Для выбора Дрн, Па, в практических расчетах часто используют
соотношение [27]
’ Дрн=100 2/,	(VI. 6)
(или, в кгс/м2, Дрн = 10S/), в котором принимают среднюю потерю
давления 100 Па (10 кгс/м2) на 1 м длины наиболее протяженного цир-
куляционного кольца системы (длина кольца 2/, м)
Выбор давления насоса по выражению (VI.6) далеко не всегда целе-
сообразен, так как он предопределяет понижение скорости движения
воды в трубах не менее чем в 3 раза против допустимой по акустичес-
кому ограничению. Это не только увеличивает металлоемкость, но и
приводит к отрицательным явлениям при действии системы отопления—
нарушению гидравлического режима и понижению тепловой устойчиво-
сти, обусловленным возрастанием влияния естественного циркуляци-
онного давления на расход воды в отопительных приборах. Поэтому для
обеспечения необходимого гидравлического режима в системах отопле-
ния многоэтажных зданий следует стремиться к значительному увели-
чению циркуляционного давления насоса против получаемого по выра-
жению (VI.6), если только этому не препятствуют экономические сооб-
ражения.
Вместе с тем возможно вынужденное ограничение насосного цир-
куляционного давления (и скорости движения воды), не связанное с
экономическими расчетами. Это имеет место в зависимых схемах сис-
тем отопления — с водоструйным элеватором и прямоточной (см рис.
V. 1, в, г) — при малой разности давления в наружных теплопроводах
в точке ввода их в здание.
В системе .отопления с местной котельной (см. рис. V.1, а) также
возможно ограничение циркуляционного давления насоса, но лишь
в том случае, когда в перспективе предполагают ликвидацию котель-
— 118 —
Рис. VI.1. Характеристики циркуляци-
онного насоса (КПД, давление, мощ-
ность) и характеристика системы отоп-
ления (пунктирная линия)
Рис. VI.2. Диагональный циркуляцион-
ный насос
/—рабочее колесо; 2—корпус, 3 —
сальниковое уплотнение; 4 — вал элек-
тродвигателя
Рис. VI.3. Радиальный циркуляцион-
ный насос
1 — корпус; 2 — нагнетательный патру-
бок; 3 — контрфланец для присоедине-
ния трубы; 4 — электродвигатель
ной и зависимое присоединение системы отопления к будущим наруж
ным теплопроводам с водоструйным элеватором в тепловом пункте
(см. рис. V.4). При гидравлическом расчете таких систем отопления
учитывают, что в процессе проектирования тепловых сетей обычно
предусматривают минимальную разность давления в точках присое-
динения отдельных зданий, равную 120 кПа (12-Ю3 кгс/м2).
В насосных системах водяного отопления целесообразно применять
специальные отопительные насосы, перемещающие значительное коли-
чество воды и развивающие при этом сравнительно небольшое давле-
ние, Это малошумные горизонтальные лопастные насосы радиального
(центробежного), осевого или диагонального типа, непосредственно
соединенные с электродвигателями, закрепляемые на трубах (без
— 119 —
Рие. VIA Схема выбора цнриулацпцнмого
насоса при арп > Дре
1 — характеристика давления, развиваемо*
го насосом; 2 и 3 — характеристика си«
стены отопления до и после регулирования
Рис VI 5. Схемы присоединения труб к циркуляционным бесфундаментным (о) и общепро-
мышленным (б) насосам
1 — насос, 2 — задвижка; 3 — обратный клапан, 4 — неподвижные опоры, 5—виброизоли-*
рующие вставки, 6 — обводная труба с задвижкой (нормально закрыта)
фундамента). Насосы выбирают по заводским характеристикам
(рис VI. 1) исходя из общего расхода воды в системе отопления Gc,
причем давление, развиваемое насосом в рабочей точке А, принимают
за исходное при проведении гидравлического расчета системы.
Примером бесфундаментного диагонального циркуляционного на-
соса может служить выпускавшийся долгое время насос типа ЦНИПС
(рис. VI.2), предназначавшийся для перемещения до 22 т воды в 1 ч
при циркуляционном давлении до 25 кПа (2500 кгс/м2).
Примером радиального циркуляционного насоса является насос
типа ЦВЦ шести i ипоразмеров для номинальной подачи от 2,5 до 25 т/ч
воды при температуре не выше 115°С и максимальном гидростатичес-
ком давлении в корпусе 0,6 МПа (насосы Dy — 25 и 32 мм) и 1 МПа
(Оу 40 мм). Насос сблокирован с горизонтальным электродвигате-
лем (рис. VI.3) мощностью 0,04—1,1 кВт и развивает давление от 20 до
92 кПа. Вал двигателя с рабочим колесом насоса, а также ротор двига-
теля вращаются в подшипниках с водяной смазкой
При отсутствии специальных насосов для создания циркуляции в
системах водяного отопления применяют высоконапорные радиальные
насосы общепромышленного назначения. Такие насосы уступают опи-
— 120 —
санным выше по монтажным и эксплуатационным показателя^: их
ну'Жйо устанавливать на фундаменты, они создают излишний шум, вы-
зывают вибрацию труб и строительных конструкций, при их примене-
нии возрастает расход электроэнергии, требуется обводная труба для
сохранения циркуляции воды при остановке.
Центробежные насосы общепромышленного назначения часто не
подходят по каталожным показателям для систем отопления. Прихо-
дится искусственно изменять развиваемое ими давление для обеспече-
ния необходимого расхода воды в системе. На рис. VI.4 показан случай
применения в системе отопления насоса, создающего давление Дрн >
> Дре- Характеристика системы, проведенная через точку Б с извест-
ными координатами Gc и Дрс (пунктирная линия 2), пересекает харак-
теристику насоса 1 в рабочей точке В. В этих условиях насос будет пере-
мещать воды GH = G'c (> Gc), развивать давление Дрн = Дрс*
О ЛРс) и увеличивать расход электроэнергии. Характеристика сис-
темы отопления путем введения дополнительного сопротивления —
диафрагмы или трубной вставки малого диаметра (ордината АБ на
рис. VI.4) — должна быть приведена к рабочей точке А В точке А
расход насоса равен расчетному расходу воды в системе (GH == GJ,
а давление насоса Дрн соответствует сопротивлению движению воды
в системе после регулирования.
Корпус специальных циркуляционных насосов рассчитан на гидро-
статическое давление 0,6 — 1 МПа, тогда как корпус общепромышлен-
ных насосов может выдержать значительно меньшее давление (напри-
мер, для крупных насосов типа К допустимое давление на всасывании
составляет 0,15 МПа). Поэтому при выборе общепромышленного насо-
са следует проверять допустимость для его корпуса действующего гид-
ростатического давления на всасывании (для насосов от 1,5 К до 4 К до-
пустим подпор до 0,5 ЛАПа).
В магистраль системы отопления включают два одинаковых циркуля-
ционных насоса, работающих попеременно: при работе одного из них
второй находится в резерве. Присоединение труб к насосам различно
для специальных (рис. VI.5, а) и общепромышленных (рис. VI.5, б)
насосов. Во втором случае на рисунке показано дополнительное обо-
рудование: обводная труба 6 с задвижкой, нормально закрытой; виб-
роизолирующие вставки 5 (резиновые, армированные спиральной про-
волокой); неподвижные опоры 4, препятствующие осевому растяжению
резиновых вставок. Фундаменты общепромышленных насосов также
снабжают виброизолирующими прокладками и опорами.
Задвижки до и после обоих насосов (действующего и бездействую-
щего) постоянно открыты, особенно если предусмотрено автоматичес-
кое переключение насосов (например, после непрерывного суточного
действия). Обратный клапан препятствует циркуляции воды через без-
действующий насос (предотвращает работу насоса «на себя»).
Легко монтируемые бесфундаментные насосы иногда устанавлива-
ют в системе отопления по одному. При этом резервный насос хранят
на складе близ теплового пункта и оборудуют сигнализацию о состоя-
нии циркуляции воды в системе.
— 121 —
VI.2. ЦИРКУЛЯЦИОННОЕ ДАВЛЕНИЕ СМЕСИТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК
Смесительные установки (смесительные насосы и водоструйные эле-
ваторы) используют не только для понижения температуры теплосе-
тевой воды, но и для местного качественного регулирования теплопере-
дачи отопительных приборов системы, дополняющего центральное ре-
гулирование на тепловой станции.
Высокотемпературная вода подается в точку смешения под давле-
нием в наружном теплопроводе, созданном сетевым циркуляционным
насосом па тепловой станции. Количество высокотемпературной воды
Gt при известной тепловой мощности системы отопления Qc будет тем
меньше, чем выше температура G [см. формулу (VI 2 а)]:
Gj—Qc/c(/i—/0),	(VI.7)
где — температура теплосетевой воды, ° С.
Соотношение масс двух смешиваемых потоков воды — охлажден-
ной Gq и высокотемпературной Сх — выражают коэффициентом смеше-
ния
Коэффициент смешения будет тем больше, чем выше температура
6-
Смешение происходит при равном давлении этих потоков воды в ре-
зультате действия двух аппаратов — циркуляционного сетевого насо-
са на тепловой станции и смесительной установки (насоса или элевато-
ра) в отапливаемом здании.
Смесительный насос можно включать в перемычку Б — А между
обратной и подающей магистралями (рис. VI.6, а) и в общую обратную
(рис. VI.6, б) или подающую (рис. VI. 6, в) магистраль местной системы
отопления. На рисунке показаны регуляторы температуры 2 и расхода
воды 3 для качественно-количественного регулирования системы отоп-
ления в течение отопительного сезона.
Смесительный насос на перемычке действует в благоприятных тем-
пературных условиях (tn <1 70° С) и подает массу воды Go, меньшую,
чем перемещает насос на обратной или подающей магистрали (GJ:
GU=GO,	(VI 9)
где G0 — Gc—Gt.
Насос на перемычке включен параллельно сетевому и подает в точ-
ку смешения А воду, повышая ее давление до давления высокотемпера-
турной воды. При этом разность давления в наружных теплопроводах
не изменяется и определяет величину насосного циркуляционного дав-
ления для местной системы отопления. Изменение гидравлического
давления в этом случае в системе и в перемычке между магистралями
схематично изображено на рис. VI.7. Показано постепенное пониже-
ние давления в системе в направлении движения воды и возрастание
давления в перемычке под действием насоса.
— 122 —
Рис. VI.6. Принципиальные схемы смесительной установки с насосом на перемычке между
магистралями системы отопления (а), на обратной магистрали (б), на подающей магистра-
ли (в)
/ — смесительный насос, / — регулятор температуры; 3 —регулятор расхода воды в систе-
ме отопления
Рис. VI 7 Схема изменения гидравлического дав-
ления в зависимой системе отопления со смеси-
тельным насосом на перемычке между магистра-
лями
1 — смесительный насос, 2, 3, 4 — давление в на-
ружных соответственно обратном и подающем
теплопроводах и в точке смешения
Рис. VI 8. Схемы изменения гидравлического давления в зависимой системе отопления со
смесительно-циркуляционным насосом на общей обратной магистрали и регулирующим кла-
паном на подающем (а) или обратном наружном теплопроводе (б) (/—4 см. на рис, VI.7)
Рис. VI 9. Схемы изменения гидравлического давления в зависимой системе отопления со
смесительно-циркуляционно-повысительным насосом на общей додающей магистрали и ре-
гулирующим клапаном на подающем (а) или на обратном наружном теплопроводе (б)
(J—4 см. на рис. VI.7)
— 123 —
Смесительный насос включают непосредственно в магистрали систе-
мы отопления, когда разность давления в наружных теплопроводах
невелика и существенно ограничивает насосное циркуляционное дав-
ление для системы. Насос на магистрали располагается последователь-
но по отношению к сетевому циркуляционному насосу и, обеспечивая
смешение, развивает давление, необходимое для нормальной циркуля-
ции воды в системе отопления. Этот насос становится циркуляционно-
смесительным. Смесительный насос может находиться как на общей
подающей (см. рис. VI.6, в — в этом случае он действует при повышен-
ной температуре воды), так и на общей обратной (см. рис. VI.6, б) ма-
гистралях системы. Он перемещает всю воду, циркулирующую в сис-
теме (GH = Gc).
Изменение гидравлического давления при действии системы ото-
пления с циркуляционно-смесительным насосом, включенным в общую
обратную магистраль, показано на рис. VI 8 Как видно, гидравли-
ческое давление в системе ниже давления в наружных теплопроводах.
Данная схема может быть выбрана, если приняты меры против вскипа-
ния воды или подсоса воздуха в отдельных местах системы.
Насос повышает давление воды до давления в наружном обратном
теплопроводе Регулирующий клапан на наружном подающем тепло-
проводе, в котором давление выше, чем в обратном теплопроводе
(рис. VI 8, а), обеспечивает смешение и регулирование температуры
горячей воды. Если давление в наружном подающем теплопроводе ни-
же, чем в обратном (рис. VI 8, б), то регулирующий клапан распола-
гает на обратном теплопроводе.
Изменение гидравлического давления в системе отопления со сме-
сительным насосом на общей подающей магистрали изображено на
рис. VI 9 В том случае, когда давление в наружном подающем тепло-
проводе близко к давлению в обратном теплопроводе, регулирующий
клапан, обеспечивающий смешение и поддержание необходимой тем-
пературы горячей воды, помещают на подающем теплопроводе
(рис. VI.6, в). При этом учитывают, что давление в наружном обрат-
ном теплопроводе передается в систему отопления и гарантирует за-
полнение ее водой (см рис. VI.9, а). Смесительный насос на подающей
магистрали может быть предназначен не только для смешения и цирку-
ляции, но и для подъема воды в верхнюю часть системы отопления вы-
сокого здания (насос становится также циркуляционно-повыситель-
ным). В этом случае гидравлическое давление в системе отопления
превышает давление в наружных теплопроводах, и регулирующий кла-
пан следует разместить после насоса на обратном теплопроводе (см.
рис. VI.9, б).
На рис. VI.6 регулирующий клапан 2 показан на наружном подаю-
щем теплопроводе. Клапан, изменяя расход высокотемпературной воды,
выполняет функцию регулятора температуры горячей воды /г в зависи-
мости от температуры наружного воздуха в соответствии с отопитель-
ным температурным графиком, установленным для системы отопления
здания. Регулирующий клапан 3, изображенный на общей обратной
магистрали, предназначен для регулирования расхода воды в системе
отопления по отклонению температуры воздуха помещений.
— 124 —
Рис. VI. 10 Принципиальная
схема водоструйного элева-
тора
1 — сопло; 2 — камера вса-
сывания; 3 — смесительный
конус, 4 — горловина, 5 —
диффузор, G и t — расход и
температура воды
Предусматривают два смесительных насо-
са, так же как и циркуляционных, с парал-
лельным включением в теплопроводы (см.
рис. VI 5); действует всегда один из насосов
при другом резервном.
Широко распространена смесительная
установка с водоструйным элеватором —
простым и надежным в эксплуатации аппа-
ратом, предназначенным для смешения ох-
лажденной воды с высокотемпературной и пе-
редачи части давления, создаваемого сетевым
насосом на тепловой станции, в местную
систему отопления для обеспечения цирку-
ляции воды.
Водоструйный элеватор (рис. VI. 10) состоит из конусообразного
сопла, через которое со значительной скоростью протекает вода при
температуре G в количестве Gf, камеры всасывания, куда поступает
охлажденная вода при температуре /0 в количестве Go; смесительного
конуса и горловины, где происходит смешение воды, и диффузора.
В диффузоре при постепенном увеличении площади поперечного сече-
ния по его длине происходит преобразование гидродинамического дав-
ления в гидростатическое. За счет разности гидростатического давле-
ния в широкой части диффузора и в камере всасывания элеватора созда-
ется циркуляционное давление, необходимое для действия системы ото-
пления.
Одним из недостатков водоструйного элеватора является низкий
КПД. Достигая наивысшего значения при малом коэффициенте смеше-
ния и особой форме камеры всасывания, КПД стандартного элеватора
при высокоте.м перату рной воде практически не превышает 10%. Этот
недостаток существенно ограничивает насосное циркуляционное дав-
ление, передаваемое водоструйным элеватором в систему из наружной
тепловой сети. В практических расчетах вынужденно применяют соот-
ношение (VI.6) и иногда ошибочно устанавливают верхний предел
насосного циркуляционного давления Лрн, кПа, для систем отопления
с элеваторными смесительными установками
== 12 (или, в кгс/ма, Дрн = 1200).	(VI. 10)
При использовании водоструйного элеватора конкретное значение
Арн следует определять исходя из располагаемой разности давления
APi ~ Pi — Р?. в наружных теплопроводах в месте ввода их в здание
и коэффициента смешения элеватора [формула (VI.8)1 расчетным путем
[23] или графически по рис. VI. 11.
При типовом проектировании насосное давление, передаваемое че-
рез элеватор в систему отопления, определяют исходя из разности дав-
ления в наружных теплопроводах при вводе в здание, равной 120 кПа
(12000 кгс/м2), по табл. VI 1
Другой недостаток водоструйного элеватора — постоянство коэф-
фициента смешения, что при обычной его конструкции исключает мест-
ное качественное регулирование системы отопления. Действительно,
— 125 —
Рнс. VI.11. График для определения насосно-
го циркуляционного давления Дрн в зависи-
мой системе водяного отопления со смешени-
ем в водоструйном элеваторе
Pi и р2 — давление в наружных подающем и
обратном теплопроводах, и — коэффициент
смешения
температура горячей воды trt с
которой вода поступает в мест-
ную систему отопления, обу-
словлена уровнем температуры
tt, поддерживаемым на тепло-
вой станции для системы теп-
лоснабжения в целом, и может
не соответствовать теплопот-
ребности данного здания. Тем-
пературу воды tr можно регули-
ровать по местному отопитель-
ному графику в том случае, ес-
ли применить элеватор специ-
альной конструкции с автомати-
ческим регулированием площа-
ди отверстия сопла либо допол-
нить элеваторный узел обвод-
ной линией с регулирующим
клапаном [28]. Эти дополни-
тельные усовершенствования
пока распространения не полу-
чили, и элеваторный узел снаб-
жают лишь регулятором расхо-
да (см. рис. V.4) для стабилизации давления и расхода высокотемпе-
ратурной воды перед элеватором.
Водоструйные элеваторы различаются по диаметру горловины dP
(например, элеватор № 1 имеет dr =15 мм, №2 — 20 мм и т. д.).
Для использования одного и того же корпуса элеватора при различных
давлении и расходе воды сопло (см. рис. VI. 10) делают сменным.
Диаметр горловины водоструйного элеватора dv, см, вычисляют по
формуле
б/г= 1,55G°-5/(ApO’25)
(rfr.-0,871Gc°-5//7^25J>
(VI.11)
где Gc — расход воды в системе отопления, г/ч; Дрн — насосное циркуляцион-
ное давление для системы, кПа (напор На, м вод. ст.).
Таблица VI.1. Насосное циркуляционное давление в системе
водяного отопления Дрн при Др1==120 кПа (12 000 кгс/м2)
Расчетная температура воды в системе, °C		Насосное давление Дри> кПа (кгс/м2), при температуре воды tt и коэффициенте смешения и					
		। П	°C	130	°C'	1 5(	эс
		и	Дрн	и	Дрн	и	
85	65	1,50	18(1800)	2,25	12(1200)	3,25	9,8(980)
95	70	0,80	30 (3000)	1,40	19(1900)	2,20	13(1300)
105	70	0,29	56 (5600)	0,71	28 (2800)	1,29	21 (2100)
115	70	—'	—	0,33	52 (5200)	0,78	30(3000)
— 126 —
Например, для подачи в систему отопления 16 т/ч воды при цирку-
ляционном давлении 9 кПа (0,92 м вод. ст.) потребуется элеватор с
dr = 1,55 (4 : 1,73) = 3,6 см.
После выбора элеватора, имеющего диаметр горловины, ближай-
ший к полученному по расчету, определяют диаметр сопла по формуле
в [241 или номограмме, приведенной в 123].
При известном диаметре сопла dc, см, находят необходимую для
действия элеватора разность давления в наружных теплопроводах при
вводе их в здание Арп кПа (Hlt м вод. ст.):
ДЛ=6,з(О?М$ )) 1
[Н, =0,64(0?/^)], J
где G1 — расход высокотемпературной воды, т/ч,
(VI. 12)
Из последней формулы видно, что вслед за изменением по какой-
либо причине Api в наружных теплопроводах изменяется и Glt а так-
же расход воды в системе Gc, связанный с расходом Gx через коэффи-
циент смешения элеватора:
Gc=(!+«) О,.	(VI.13)
Поэтому, как уже указывалось, перед элеватором устанавливают
регулятор расхода.
Недостатки водоструйного элеватора заставляют отдавать предпоч-
тение насосной смесительной установке. Некоторое увеличение капи-
тальных вложений и эксплуатационных затрат, связанное с примене-
нием смесительных насосов, компенсируется улучшением теплового
режима помещений и экономией тепла, расходуемого на отопление.
VI.3. ДИНАМИКА ДАВЛЕНИЯ В СИСТЕМАХ ОТОПЛЕНИЯ
Гидравлическое давление в каждой точке замкнутых циркуляци-
онных колец системы отопления в течение отопительного сезона непре-
рывно изменяется вследствие непостоянства плотности воды и циркуля-
ционного давления, что обусловлено изменением температуры и рас-
хода воды в процессе эксплуатации.
Исходное значение давления соответствует гидростатическому дав-
лению в каждой точке в состоянии покоя. Наибольшие изменения в сис-
теме отопления происходят при циркуляции максимального количест-
ва воды, температура которой достигает предельного значения при рас-
четной температуре наружного воздуха. Сравнивая крайние значения
при этих двух гидравлических режимах, можно судить о динамике
давления в каждой точке при действии системы отопления в течение
отопительногб сезона.
Анализ динамики гидравлического давления делают с целью выяв-
ления в системе отопления мест с чрезмерно низким или высоким дав-
лением, вызывающим нарушение циркуляции воды или разрушение от-
дельных элементов. На его основе проводят мероприятия, обеспечиваю-
щие нормальное действие системы отопления.
— 127 —
Для установившегося потока воды — капельной несжимаемой
жидкости — уравнение Бернулли имеет вид:
P“+PgA+p=const,	(VI.14)
где h — высота положения оси или сечения потока воды над плоскостью срав-
нения, м, р — давление в потоке воды, Па
По уравнению Бернулли полная энергия потока состоит из кинети-
ческой и потенциальной.
Кинетическая энергия потока воды измеряется гидродинамическим
давлением Например, при скорости движения воды в теплопроводах
насосной системы отопления, равной 1,5 м/с, гидродинамическое давле-
ние составляет
и>2	1,5а
р_ _970—1090 Па (111 кгс/ма).
Потенциальная энергия потока воды складывается из энергии по-
ложения потока pqh и энергии давления р в потоке.
В каком-либо сечении потока воды энергия положения измеряется
высотой h положения оси или сечения потока над плоскостью сравне-
ния, энергия давления — пьезометрической высотой, на которую мо-
жет подняться вода над рассматриваемым сечением. В замкнутой систе-
ме отопления проявляется энергия давления, рассматриваемая как
гидростатическое давление в каждом сечении теплопроводов, вызываю-
щее циркуляцию воды.
Гидростатическое давление в вертикальной трубе при изменении
положения потока только на 1 м возрастает или убывает на pgh = 970»
• 9,81 • 1	9500 Па (970 кгс/м2).
Очевидно, что изменение гидростатического давления по высоте
системы отопления даже одноэтажного здания более чем на целый по-
рядок превышает максимальное значение гидродинамического давле-
ния. Поэтому для характеристики изменения гидравлического давле-
ния в системе отопления достаточно учитывать изменение только гидро-
статического давления, приближенно считая его равным полному.
1. ДИНАМИКА ДАВЛЕНИЯ В МЕСТНОЙ СИСТЕМЕ ОТОПЛЕНИЯ
С РАСШИРИТЕЛЬНЫМ БАКОМ
В вертикальной системе отопления с открытым расширительным ба-
ком с ненагреваемой водой при бездействии циркуляционного насоса
гидростатическое давление одинаково на любом рассматриваемом уров-
не (рис. VI. 12, где замкнутый контур системы изображен двойными ли-
ниями).
На поверхность воды в открытом расширительном баке действует
давление, равное атмосферному. Свободную поверхность воды в баке
примем за плоскость сравнения для определения избыточного гидро-
статического давления и будем считать уровень, на котором находится
вода в баке, неизменным при определенных объеме и температуре воды
в системе отопления. Тогда в толще воды в каждой точке системы отоп-
— 128
Рис. Vf12 Эпюр* гидростатического давления в системе отопления с ненягрепаемпЯ водой,
.... s	находящейся в покое
^ — открытый расширительный бак; 2 — циркуляционный насос (бездействует)
Рис V113. Эпюра гидростатического давления в системе отопления с нагреваемой воной
при бездействии насоса
О — точка постоянного давления; 1 — открытый расширительный бак; 2 — циркуляционный
насос (бездействует), ц н —центр нагревания; ц. о —центр охлаждения
ления можно определить избыточное гидростатическое давление в за-
висимости от высоты столба воды, расположенного над рассматривав
мой точкой. Наименьшее гидростатическое давление pghx действует в
верхней магистрали, наибольшее — в нижней, а на произвольном
уровне / — / давление равно pght, rpfihi—высота столба воды или глу-
бина погружения под уровень воды в расширительном баке. На рис.
б Зак. 1303
129
VI. 12 дана эпюра гидростатического давления в статическом режиме
системы, причем пьезометрические линии показаны штрихпунктир-
ными линиями, нанесенными для верхней магистрали над ней, для
нижней — под ней, а для вертикальных труб—слева и справа от них.
В системе отопления при циркуляции с постоянной скоростью дви-
жения давление в потоке воды изменяется по длине труб. Вязкость и
деформации потока обусловливают сопротивление движению воды.
Они вызывают потерю давления в потоке движущейся воды, переходя-
щего в результате трения (линейная потеря) и вихреобразовапия (мест-
ная потеря) в теплоту. Следовательно, в горизонтальной трубе гидро-
статическое давление уменьшается в направлении движения воды.
В вертикальной трубе при движении воды снизу вверх гидростати-
ческое давление значительно убывает не только из-за линейной и мест-
ной потери давления, но и вследствие уменьшения высоты столба воды.
В вертикальной трубе при движении воды сверху вниз гидростатичес-
кое давление возрастает по мере увеличения высоты столба воды, не-
смотря на попутную потерю давления. Сравнительно изменение гидро-
статического давления в трубе с восходящим потоком протекает интен-
сивнее, чем с нисходящим.
Рассмотрим изменение гидростатического давления в системе отоп-
ления с нагреваемой водой при бездействии насоса — фактически в
гравитационной системе отопления (рис. VI. 13).
Представим, что вода в системе отопления, нагреваемая в одной точ-
ке (ц.н. — центр нагревания), охлаждается в другой (ц. о — центр
охлаждения). При этом плотность воды в левом стояке составит рг,
в правом •— р0. Штрихпунктирные линии на рис. VI. 13 изображают
зпюру давления в статическом режиме. Разность гидростатических
давлений, вызывающая циркуляцию воды по направлению часовой
стрелки, является естественным циркуляционным (гравитационным)
давлением:
Мз = Ро gh2~рг gh2,	(VI. 15)
где h2 — вертикальное расстояние между центрами охлаждения и нагревания
воды или высота двух столбов воды — охлажденной и нагретой.
Естественное циркуляционное давление не зависит от высоты рас-
положения расширительного бака (/ц на рис. VI. 13).
В общем виде естественное циркуляционное (гравитационное) дав-
ление в рассматриваемой системе водяного отопления составляет
Аре = gh (р0 —рг).	(VI. 16)
Под влиянием естественного циркуляционного давления в контуре
системы отопления устанавливается циркуляция воды, при которой
давление Аре> вызывающее циркуляцию, равняется потере давления
при движении воды в системе Дрс:
Аре = Арс.	(VI. 17)
Гидростатическое давление в точке присоединения трубы расшири-
тельного бака к магистрали системы отопления, равное рг£^г (см. рис.
VI. 13), при условиях, рассмотренных выше, постоянно. Эта точка на-
— 130
зывается точкой постоянного давления или «нейтральной» точкой си-
стемы [13].
Во всех остальных точках теплопроводов системы гидростатическое
давление при движении воды изменяется вследствие потери давления.
Если принять линейные и местные потери давления в теплопроводах
равномерными, то вторая эпюра гидростатического давления в динами-
ческом режиме — при естественной циркуляции воды в системе отоп-
ления — будет иметь вид, представленный на рис. VI. 13 сплошными
линиями.
Как видим, гидростатическое давление во всех точках системы, кро-
ме «нейтральной» (точка О), при циркуляции воды изменяется следую-
щим образом: перед точкой О (считая по направлению движения воды)
оно увеличивается, а после точки О — уменьшается по сравнению с
гидростатическим давлением, предполагавшимся при отсутствии цир-
куляции.
Насос, действующий в системе отопления, усиливает циркуляцию,
нагнетая воду в трубы с одной стороны и засасывая с другой. Уровень
воды в расширительном баке при пуске циркуляционного насоса не
изменится, так как равномерно работающий лопастной насос обеспечи-
вает лишь циркуляцию в системе неизменного количества практически
несжимаемой воды. При этих условиях давление в точке присоединения
бака к трубам системы не изменится и эта точка по-прежнему останется
«нейтральной» (давление насоса в этой точке равно нулю).
Следовательно, точка постоянного давления является местом, в ко,-
тором давление, развиваемое насосом, меняет свой знак: до этой точки
насос, создавая компрессию, воду нагнетает, после нее он, вызывая
разрежение, воду всасывает. Все трубы системы от насоса до точки по-
стоянного давления (считая по направлению движения воды) будут от-
носиться к зоне нагнетания насоса, все трубы после этой точки — к зо-
не всасывания.
Эпюра гидростатического давления в динамическом режиме в на-
сосной системе отопления показана на рис. VI. 14 (сплошные линии).
Видно, что в зоне нагнетания насоса — от нагнетательного патрубка
насоса до точки постоянного давления О — гидростатическое давле-
ние за счет компрессии насоса увеличивается во всех точках, а в зоне
всасывания — от точки О до всасывающего патрубка насоса •— умень-
шается в результате разрежения, вызываемого насосом.
Можно сделать вывод, что при циркуляции воды в замкнутом кон-
туре системы отопления — и гравитационной и насосной — гидроста-
тическое давление изменяется во всех точках, за исключением одной
точки — точки присоединения трубы расширительного бака.
Общую потерю давления при движении воды в системе отопления
Дрс выразим через потерю давления в зоне нагнетания (обозначим ее
Дрнаг) и в зоне всасывания (Дрвс) как
Дрс =Арнаг4-Лрвс.	(VI.18|
С другой стороны, из формулы (VI.5) следует, что Дрс = Дрн+
4-Дре (на рис. VI. 14 показано, что Дрн меньше суммы Дрнар и Дрвс на
величину Дре).
Б
— 131 —
Рис. vi. 14- Эпюра
гидростатическо-
го давления в си-
стеме отопления
при действии на-
соса
1 — открытый рас-
ширительный бак;
2 — циркуляцион-
ный насос, О —
тонка постоянно-
го давления
Рис VI 15. Изменение гидростатического давления в верхней подающей магистрали системы
отопления
О — точка постоянного давления, А — точка в зоне нагнетания, Ь — точка наибольшего
разрежения; В — Г — зона разрежения
Сравнивая пьезометрические линии на рис. VI. 14 и рис. VI. 12,
можно установить степень изменения гидростатического давления,
связанную с потерей давления при циркуляции воды:
а)	увеличение давления в любой точке в зоне нагнетания насоса
равно потере давления в трубах от рассматриваемой точки до точки по-
стоянного давления, т. е.
Р1.наг=РеА/4-Др4_0;	(VI.19)
б)	уменьшение давления в любой точке в зоне всасывания насоса
равно потере давления в трубах от точки постоянного давления до рас-
сматриваемой точки, т. е.
Pi. = Apo-z>	(VI.20)
где — высота столба воды от рассматриваемой точки до уровня воды в расши-
рительном баке.
— 132 —
Очевидно, что в зоне нагнетания насоса следует считаться с повыше-
нием гидростатического давления по сравнению с давлением воды в со-
стоянии покоя. Напротив, в зоне всасывания насоса необходимо учиты-
вать понижение давления. При этом возможен случай, когда гидроста-
тическое давление не только понизится до атмосферного, но даже может
возникнуть разрежение.
Рассмотрим такой случай. На рис. VI. 15 изображено изменение
давления в верхней подающей магистрали системы отопления. В про-
межутке между точками О и В давление убывает, и в точке В потеря
давления кро—в — pgh, т е. рв = 0 (избыточное давление равно нулю,
а полное давление, как и на поверхности воды в расширительном баке,
равно атмосферному давлению ра). В промежутке между точками В и Б
дальнейшая потеря давления вызывает разрежение — давление пада-
ет ниже атмосферного (знак минус на рисунке). Наиболее заметно дав-
ление понизится и разрежение достигнет наибольшей величины в точ-
ке Б. Здесь полное давление
Затем в промежутке между точками Б и Г давление возрастает в связи
с увеличением высоты столба воды от h до hT, а разрежение умень-
шается. В точке Г, где &ро-г — Pghr, избыточное давление вновь,
как в точке В, равно нулю. Ниже точки Г избыточное давление быст-
ро возрастает.
В промежутке между точками В и Г, особенно в точке Б, при давле-
нии ниже атмосферного и при температуре воды, близкой к 100° С
(90~-95°С), возможно парообразование. При более низкой темпера-
туре воды, исключающей парообразование, возможен подсОе воздуха
из атмосферы через резьбовые соединения труб и арматуру.
Во избежание нарушения циркуляции воды из-за вскипания воды
или подсасывания воздуха при конструировании и гидравлическом
расчете теплопроводов системы водяного отопления должно соблюдать-
ся правило', в зоне всасывания в любой точке I системы отопления гидро-
статическое давление при действии насоса должно оставаться избы-
точным рг > ра; для этого должно удовлетворяться неравенство
pgfti>Ap0_,.	(VI.21)
Возможны три способа выполнения этого правила:
а)	поднятие расширительного бака на достаточную высоту h (рис.
VI. 16, й);
б)	перемещение расширительного бака к наиболее опасной верхней
точке с целью включения верхней магистрали в зону нагнетания
(рис. VI. 16 б):
в)	присоединение труб расширительного бака близ всасывающего
патрубка насоса (рис. VI. 16, в).
Применение первого способа возможно лишь в отдельных случаях,
когда здание имеет повышенную часть, где может быть расположен
бак.
Второй способ целесообразен в системе с «опрокинутой» циркуля-
цией воды. В такой системе применяют проточный расширительный
— 133 —
Рис. VI 1в Присоединение труб открытого
расширительного бака к »лавному стояку си-
стемы отопления (а), к верхней точке, наибо-
лее удаленной от центра нагревания (ц н)
системы (б), вблизи всасывающего патрубка
циркуляционного насоса (а)
1 — открытый расширительный бак, 2 — цир.
куляцнонныи насос О — точка постоянного
давления
Рис VI 18 Изменение гидростатического
давления в верхних подающих млистра-
лях двухветвевой системы отопления
1 — расширительный бак; 2 — главный
стояк, 3—центр нагревания; 4—циркуля-
ционный насос, 5 — воздухосборник с ван-
тузом, Oi—C>4 — точки постоянною дав-
ления
Рис VI 17 Изменение гидростатического дав-
ления в обратных магистрали (I) и главном
стояке 12) системы отопления с «опрокину-
той» циркуляцией воды и проточным расши-
рительным баком (3)
бак, присоединяемый в высшей
точке верхней обратной магист-
рали над главным обратным
стояком (рис. VI. 17). Точка по-
стоянного давления находится
в самом баке Вся верхняя об-
ратная магистраль входит в зо-
ну нагнетания насоса Зона вса-
сывания охватывает главный об-
ратный стояк и нижнюю часть
общей обратной магистрали до
насоса Гидростатическое дав-
ление в главном обратном стояке превышает атмосферное даже
при значительной потере давления в нем (см пьезометрические линии
на рис. VI 17).
Второй способ присоединения расширительного бака приемлем так-
же в неразветвленной системе отопления с верхней подающей маги-
стралью. Бак при этом служит еще и воздухоотводчиком Однако в раз-
ветвленной системе отопления способ присоединения расширительного
бака к верхней подающей магистрали может при определенных усло-
виях вызвать нарушение циркуляции воды
В разветвленной системе с баком, присоединенным к верхней по-
дающей магистрали одной из частей системы на предельном расстоя-
нии от главного стояка, возникают несколько точек постоянного дав-
ления, причем число таких точек равно числу параллельных циркуля-
ционных колец системы (рис VI. 18). Если верхние точки других частей
системы попадут в зону всасывания насоса, то пониженное вследствие
этого гидростатическое давление может не только оказаться недоста-
точным для действия воздухоотводчиков, но может стать даже ниже
атмосферного, что нарушит нормальную циркуляцию воды [16].
Для того чтобы исключить возможность нарушения циркуляции
воды, практически широко используют третий способ присоединения
134
труб расширительного бака к системе отопления (см. рис. VI. 16, в).
Точка постоянного давления при этом возникает в обратной магистра-
ли близ насоса как одна, общая для всех циркуляционных колец сис-
темы. Зона нагнетания насоса распространяется почти на вею систему,
в том числе и наиболее высоко расположенные и удаленные от насоса
трубы как опасные в отношении вскипания воды. Зона всасывания ог-
раничивается отрезком общей обратной магистрали от точки постоян-
ного давления до всасывающего патрубка насоса, в котором гидроста-
тическое давление в покое достаточно велико и мало уменьшается при
действии насоса
Расширительный бак, как известно, соединяется с системой отоп-
ления двумя трубами — расширительной и циркуляционной (см. рис.
V.23), создающими контур циркуляции воды через бак. В нем имеется
еще одна верхняя точка постоянного давления, находящаяся непо-
средственно в расширительном баке. Первая же — нижняя точка по-
стоянного давления размещается между точками присоединения рас-
ширительной и циркуляционной труб к обратной магистрали. Положе-
ние нижней точки постоянного давления определяется соотношением
потерь давления в расширительной и циркуляционной трубах.
Точка присоединения расширительной трубы входит в зону нагне-
тания насоса, и в ней происходит деление общего потока воды на два,
один из которых — основной — по-прежнему протекает по обратной
магистрали, а другой — по параллельному пути через бак до точки при-
соединения циркуляционной трубы, относящейся уже к зоне всасыва-
ния
Из рассмотрения динамики давления в местной системе отопления
с открытым расширительным баком следуют выводы:
1)	во всяком замкнутом контуре движения воды может быть только
одна точка постоянного давления, в которой зона нагнетания насоса
сменяется зоной всасывания Двух последовательных точек постоян-
ного давления в одном циркуляционном контуре существовать не мо-
жет. При этом следует оговориться, что поскольку в самом насосе раз-
режение переходит в компрессию и в нем существует своя «нейтраль-
ная» точка, при рассмотрении точек постоянного давления имеются
в виду лишь точки, возникающие вне насоса;
2)	в зоне нагнетания циркуляционного контура, т. е. до точки по-
стоянного давления по направлению движения воды, гидростатическое
давление увеличивается по сравнению с давлением в состоянии покоя,
а в зоне всасывания, т. е. после точки постоянного давления, оно умень-
шается;
3)	точка постоянного давления может быть единственной во всей
системе отопления, если расширительный бак присоединяется к общей
подающей или обратной магистрали. Тогда она принадлежит любому
циркуляционному кольцу системы.
В системе отопления может быть несколько точек постоянного дав-
ления, если имеются циркуляционные кольца, не включающие в себя
точку присоединения расширительного бака. При этом одна из них во
всяком случае находится в точке присоединения бака.
135 —
2.	ДИНАМИКА ДАВЛЕНИЯ В РАЙОННОЙ СИСТЕМЕ ОТОПЛЕНИЯ
С РАСШИРИТЕЛЬНЫМ БАКОМ
В системе водяного отопления группы зданий при теплоснабжении
от собственной тепловой станции расширительный бак размешают в
самом высоком здании (с учетом рельефа местности). Соединительные
трубы бака подключают к наружному обратному теплопроводу, а не
к местным магистралям здания, чтобы избежать отключения бака От
остальной части системы при местном ремонте.
Рассмотрим динамику давления, например, в общей системе отоп-
ления четырех зданий, самое высокое из которых удалено от тепловой
станции (рис /I 19).
Гидростатическое давление в этой системе при бездействии цирку-
ляционного насоса (штрихпунктирная линия) определяется положе-
нием уровня воды в расширительном баке, установленном в здании
IV, над рассматриваемой точкой какой-либо части системы. Наиболь-
шим оно будет в наружных теплопроводах и во внутренних теплопро-
водах в подвалах зданий.
При действии насоса гидростатическое давление изменится во всех
точках системы, кроме точки постоянного давления (точка О), находя-
щейся в месте присоединения труб расширительного бака к обратному
теплопроводу у здания IV. В зоне нагнетания ог насоса (точка Л) до
точки О оно возрастет, в зоне всасывания от точки О до насоса (точка
И} понизится в зависимости от потери давления в теплопроводах
(сплошные наклонные линии). Для местной системы отопления зда-
ния 1V возникает наименьшее насосное циркуляционное давление
Apiv, для здания I — наибольшее.
В местной системе отопления здания / гидростатическое давление
должно изменяться от давления в точке Б (на вводе подающего тепло-
Рис VI 19. Изменение гидростатического давления в наружных теплопроводах общей систа*
мы отопления четырех зданий с расширительным баком в наиболее удаленном здании (/У|
от тепловой станции (т. с) (О — точка постоянного давления)
—— L36 •—
провода в здание) до давления в точке 3 (в обратном теплопроводе). Дав-
ление в точке 3 оказывается ниже гидростатического давления в мест-
ной системе отопления здания I. Во избежание скопления воздуха и
нарушения циркуляции воды необходимо повысить гидростатическое
давление в обратной магистрали местной системы до давления в точке 2.
Для этого можно поднять расширительный бак в здании IV (что конст-
руктивно затруднительно), уменьшить наклон обратной пьезометри-
ческой линии путем увеличения диаметра обратного наружного тепло-
провода (что повысит стоимость его прокладки) или установить На
местной Обратной магистрали регулятор давления типа «до себя» (см.
рис. V.5). Такой регулятор давления должен быть рассчитан на пони-
жение давления от р2 до р3 (АрРд = р2— р3) при пропуске расчет-
ного расхода воды в местной системе отопления здания I.
Гидростатическое давление в точке Б не должно превышать пре-
дельно допустимого (рабочего) давления для всех элементов (арматуры,
отопительных приборов) местной системы отопления здания /. В слу-
чае необходимости гидростатическое давление в подающем теплопро-
воде может быть искусственно снижено до значения в точке /, при ко-
тором обеспечиваются прочность этих элементов и вместе с тем необхо-
димая циркуляция воды в местных теплопроводах. Давление может
быть понижено с помощью, например, регулятора давления «после
себя» или диафрагмы, причем расчетная разность давления составляет
&РД = Рд — Рг-
В результате понижения давления в местной подающей магистрали
до pi и повышения давления в местной обратной магистрали до р2 на-
сосное циркуляционное давление для местной системы отопления зда-
ния / составит Api = pv — р2.
Циркуляционный насос, установленный на тепловой станции, соз-
дает давление, как видно из рис. VI. 19, равное сумме потери давления
в зонах нагнетания Дрнаг и всасывания Дрвс. При значительной вели-
чине Др вс понижение гидростатического давления во всасывающем
патрубке насоса может сопровождаться кавитацией. Кавитация ско-
рее всего может возникать в циркуляционном насосе протяженной сис-
темы отопления группы малоэтажных зданий (например, в сельских
населенных пунктах).
Для исключения кавитации в насосе величина Арвс практически
должна быть меньше гидростатического давления в бездействующем на-
сосе (в статическом режиме) по крайней мере на 0,05 МПа. Так, напри-
мер, если разность уровней установки расширительного бака и насо-
са составляет 7 м (бак размещается в двухэтажном здании), то потеря
давления в теплопроводах зоны всасывания (от точки О до точки И на
рис. VI. 19) не должна превышать 0,02 МПа. Очевидно, что при мало-
этажной застройке расширительный бак следует размещать поблизости
от тепловой станции.
В процессе последовательного возведения зданий одинаковой высо-
ты, обслуживаемых одной тепловой станцией, возможен случай, когда
бак устанавливают в первоочередном здании /, ближайшем к станции
(рис. VL2Q) Если при этом в соединительных теплопроводах между
основной магистралью (точки Б и Ж) и местной системой здания / (см.
— 137 —
план на рис. VI. 20) имеют место значительные потери давления, то
это может отразиться на действии местных систем отопления здания
//и последующих зданий.
Потери давления в подающем Дрг и обратном Дро соединительных
теплопроводах выражены на рисунке вертикальными отрезками Б —1
и О — Ж. Значительное понижение давления в обратном теплопро-
воде (в точке Ж), не влияющее на циркуляцию во внутренних трубах
здания /, вызовет перебои в работе отопления здания II вследствие
периодического накопления воздуха в верхней части местной системы.
В данном случае давление в точке Е (место присоединения обратной
магистрали здания II к наружному обратному теплопроводу) оказа-
лось меньше необходимого гидростатического давления (точка 2).
Для нормального действия системы отопления здания II необходи-
мо увеличить потерю давления на участке Е — Же тем, чтобы повысить
давление в местной обратной магистрали до давления в точке 2, или
установить регулятор давления «до себя» (см. рис. VI. 19). В здании III
и последующих зданиях может возникнуть то же явление, что и в зда-
нии II, если заранее не принять меры для его предотвращения на ос-
новании эпюры гидростатического давления в наружных теплопрово-
дах.
В системе отопления группы многоэтажных зданий возможно не
только нежелательное понижение, но и чрезмерное повышение гидро-
статического давления. Повышение давления, опасное для целостности
отдельных элементов системы отопления, может произойти при пере-
мещении расширительного бака из одного здания в другое.
Перемещение расширительного бака из одного здания, ближайшего
к тепловой станции, в другое, несколько более высокое и удаленное от
I план
Рис. VI.20 Изменение гидростатического давления в наружных теплопроводах системы
отопления группы зданий одинаковой высоты (О — точка постоянного давления)
— 138 —
Рис. VI21. Изменение гидростатического давления в наружных теплопроводах системы
отопления группы зданий при переносе расширительного бака из здания IV в новое здание
1 (Oj и Ог — старая и новая точки постоянного давления)
нее, не вызывает заметного изменения гидростатического давления в
местных теплопроводах как при бездействии, так и при работе цирку-
ляционного насоса. Перемещение бака в здание, более высокое в
близко расположенное к тепловой станции, может вызвать значитель-
ное повышение давления в отдельных частях системы отопления. Это
произойдет вследствие увеличения не только высоты здания, но и про-
тяженности зоны нагнетания (если бак, как обычно, будет присоеди-
нен к обратному теплопроводу).
На рис. VI. 21 показано изменение давления в оборудовании теп-
ловой станции, в наружных и местных теплопроводах системы отоп-
ления четырех зданий при первоначальном положении расширитель-
ного бака (в точке /) в здании IV (сплошные пьезометрические линии)
и после его перемещения (в точку 2) в новое здание / (пунктирные ли-
нии). Можно установить, что давление в элементах тепловой станции
возрастает при этом на значительно большую величину Др, чем можно
было бы ожидать при увеличении высоты зданий на h, м. Давление в
точке А 2 может превысить рабочее давление, установленное как пре-
дельно допустимое для оборудования и арматуры станции. Из рисунка
также видно возрастание давления во всех теплопроводах, причем по-
вышение давления может оказаться недопустимым для элементов мест-
ных систем отопления старых зданий и в первую очередь здания, на-
иболее удаленного от станции (здания IV).
Для снижения давления в оборудовании тепловой станции в этом
случае можно перенести место включения циркуляционного насоса из
обратного в общий подающий теплопровод (давление не превысит тог-
да давления в точке 52); в местной системе отопления здания IV может
быть применена понизительная насосная подстанция или независимая
схема присоединения к наружным теплопроводам (см. рис, V. 1, б).
— 139 —
3.	ДИНАМИКА ДАВЛЕНИЯ В СИСТЕМЕ ОТОПЛЕНИЯ
БЕЗ РАСШИРИТЕЛЬНОГО БАКА
Изменение давления в местных теплопроводах, непосредственно
соединенных с наружными теплопроводами, рассмотрим в условиях
присоединения местной системы отопления здания / на рис, VI. 19, ког-
да была отмечена необходимость изменения начального давления до
pt и конечного до ра. Система отопления изображена на рис. VI.22
двойными линиями и принята высотой h с верхней подающей магист-
ралью и центром охлаждения в точке В.
Отсутствие открытого расширительного баке заставляет по-иному
Подойти к нахождению местной точки постоянного давления в системе
отопления и величины гидростатического давления в ней. Это давле-
ние связывают с предварительным условием! оно должно быть Доста-
точным для создания в наиболее высоко расположенной точке системы
некоторого избыточного давления с целью надежного заполнения и
удаления воздуха из системы с низкотемпературной водой (tr < 100° С)
и предотвращения вскипания воды в системе с высокотемпературной
водой (/г > 100° С).
Для выполнения этого условия в статическом режиме, т. е. в слу-
чае полного прекращения циркуляции воды, проводим пьезометричес-
кую штрихпунктирную линию на достаточной высоте hx над верхней
-подающей магистралью систем отопления (см. рис. VI. 22). Высота
ht должна соответствовать гидростатическому давлению при tr <Z 100°С
не менее 0,01 МПа, (0,1 кгс/см2), т. е. 1 м, а при /г — 150° С —
— 0,4 МПа (4 кгс/см2). Остальные пьезометрические штрихпунктир-
ные линии наносим исходя из выбранного минимального избыточного
давления в подающей магистрали и в результате получаем необходимое
гидростатическое давление р2 в точке Д обратной магистрали.
14Q —
Если давление р2 поддерживается на заданном уровне в помощью
регулятора давления «до себя» (как указывалось выше), то точка Д ста-
новится искусственной точкой постоянного давления местной системы
отопления. Давление р2 является исходным для построения пьезомет-
рических линий в динамическом режиме (сплошные наклонные линии
на рис. VI. 22, выражающие, как и ранее, условно-равномерные ли-
нейные и местные потери давления в системе отопления).
Найдем изменение гидростатического давления в трех характерных
точках системы отопления, не считая точки Д, в которой давление р2
принято постоянным. Это точка Г нижней обратной магистрали, наибо-
лее удаленная от ввода наружных теплопроводов, точка В верхней по-
дающей магистрали, наиболее высоко расположенная и удаленная от
ввода, и точка А в начале подающей магистрали системы.
Гидростатическое давление в точке Г выражает наибольшее давле-
ние в нижней обратной магистрали (и в системе):
—д»	(VI.22)
где	— потеря давления при перемещении воды от точки Г* до точки Д
(см. рис. VL22).
’ • Наибольшее давление не должно превышать рабочего давления для
каждого Элемента системы. Выражение (VI.22) служит для проверки
выполнения этого условия. Если, например, давление ра близко к 0,6
Mfla, то с учетом потери давления в обратной (достаточно протяженной)
магистрали максимальное гидростатическое давление в чугунной ар-
матуре и отопительных приборах, расположенных на уровне ввода теп-
лопроводов и ниже его, превысит рабочее, что может привести к их раз-
рушению.
Гидростатическое давление в точке В выражает наименьшее давле-
ние в верхней подающей магистрали (и в системе) в динамическом ре-
жиме:
(VI.23)
где ^Рд^,д — потеря давления при движении воды от точки В до точки Д) ро —
плотность охлажденной воды.
Выражение (VI.23) служит для проверки условия невскипания вы-
сокотемпературной воды, когда давление ра принимают без учета тем-
пературы воды. Покажем на примере необходимость проверки мини-
мального избыточного давления в системе. Если высота систему h =я
s== 20 м, крв—д — 0,05 МПа, а давление ра = 0,25 МПа, то мини-
мальное давление в верхней точке при циркуляции воды в системе со-
ставит
рв =0,254-0,05—(977,81.9,81.20) 10""6 да0,11 МПа (1,1 крс/см2).
Это давление будет недостаточным для предотвращения вскипания
воды, имеющей температуру более 120° С.
Наконец, гидростатическое давление в точке А (если считать, что
точка А находится на одном уровне с точкой Д) выражает наиболь-
шее давление в подающей магистрали системы в динамическом режиме!
— 141
Р1=Рч+&РА-Д “Ро g^+Pr 8h
или
Р1=Рг + АРс~Лре,	(VI. 24)
где Дрс = Дрд^д —* потеря давления при движении воды от точки А до точки
Д, г. е. общее сопротивление системы отопления} Др0 = gh (р0 — щ) — по урав-
нению (VI. 16).
Переписав выражение (VI .24) в виде!
Pi—р2 = Дрс—Др0
или
Др^Дрс—Дре,	(VI. 24а)
приходим к уравнению (VI.5), которое в данном случае означает, что
разность гидростатического давления в подающем и обратном наруж-
ных теплопроводах на вводе их в здание, вызывающая циркуляцию во-
ды в местной системе отопления, меньше потери давления при движе-
нии воды в системе на величину естественного циркуляционного дав-
ления. Графическое выражение уравнений (VI.24) и (VI.24а) дано на
рис. VI. 22 слева.
Применение смесительного насоса или водоструйного элеватора на
тепловом вводе в здание не влияет на рассмотренную закономерность
изменения давления в теплопроводах местной системы водяного отоп-
ления.
4.	ДИНАМИКА ДАВЛЕНИЯ В СИСТЕМЕ ОТОПЛЕНИЯ
С ДВУМЯ РАСШИРИТЕЛЬНЫМИ БАКАМИ
Использование в системе отопления двух открытых расширитель-
ных баков может быть допущено с соблюдением определенных условий.
Для выполнения этих условий рассмотрим возможные случаи присое-
динения двух баков к теплопроводам системы отопления.
1.	Два расширительных бака присоединены к одной точке системы
отопления, которая является точкой постоянного давления; вода в обо-
их баках находится на одном уровне. Все ранее сделанные выводы в
этом случае остаются в силе.
2.	Два расширительных бака присоединены к двум точкам А и Б
в системе отопления последовательно по движению воды (рис. VI.23).
На рисунке нанесены пьезометрические линии в статическом (штрих-
пунктирные) и динамическом (сплошные линии) режимах.
В этом случае до пуска циркуляционного насоса в действие вода в
баках находится, как в сообщающихся сосудах, на одном уровне. При
действии насоса точка постоянного давления О в замкнутом циркуля-
ционном кольце будет расположена между точками А и Б. Гидроста-
тическое давление в точке А, находящейся в зоне нагнетания насоса,
увеличится, а в точке Б в зоне всасывания уменьшится. Соответственно
уровень воды в баке / повысится, а в баке 11 понизится (баки уподоб-
ляются водяным манометрам). Разность уровней воды в баках пропор-
циональна потере давления в теплопроводе между точками А и Б
[см. формулы (VI. 19) и (VI.20)1.
142 —
Рис. VI.23. Изменение гидростатического давления в тру-
бах системы отопления при последовательном присоеди-
нении двух расширительных баков
1 н II — открытые расширительные баки, имеющие пло-
щади поперечного сечения соответственно F[ и Рц, О —
точка постоянного давления
Рис. V1.24. Присоединение воздушной трубы в зоне
« нагнетания системы водяного отопления
1 -г- воздушная труба; 2 — соединительные трубы расши-
рительного бака, О — точка постоянного давления
Рис V1.25. Изменение гидростатического давления в трубах системы отопления при парал-
лельном присоединении двух расширительных баков
1 и 11 — открытые расширительные баки, имеющие площади поперечного сечения соответ-
ственно Pj и FOt и О2 —точки постоянного давления
Если площади поперечного сечения баков Ft и Fn равны и трубы к
бакам и между точками А и Б одинакового диаметра, то высота подъе-
ма воды в первом баке равна высоте опускания h2 во втором, а точка
постоянного давления О находится по середине участка А — Б.
При разных площадях поперечного сечения баков меньше изме-
нится уровень воды в баке, имеющем большую площадь поперечного
сечения. Тогда для расширительного бака I
— 143 —
ЛрА — Б
*1
pg Pl + Pll
(VI.25)
где &рА^Б — потеря дарленйя в трубах от точки А до точки Б,
Аналогичный вид будет иметь уравнение для определения высоты
h2. Если бак // сделать столь большим, что можно пренебречь измене-
нием уровня воды в нем, то точка постоянного давления О сольется о
точкой 5, а поднятие уровня в баке I малых размеров достигнет мак-
симальной величины:
лРа-б
Лмакс^—------	(VI 26)
Pg
Практически это случай, когда в один расширительный бак, присое-
диненный к общей обратной магистрали, выводится воздушная труба
от верхней точки подающей магистрали системы отопления (рис. VI .24).
Такая воздушная труба фактически является вторым расшири-
тельным баком, имеющим незначительную площадь поперечного сече-
ния, присоединенным перед основным баком. При действии насоса в
Воздушной трубе произойдет поднятие воды на высоту, пропорциональ-
ную сопротивлению в трубах от точки А до точки постоянного давле-
ния О, почти совпадающей с точкой присоединения расширительного
бака. При этом сопротивление может оказаться столь большим, что в
воздушной ipj6e вода будет не только подниматься, но и выливаться
в бак, а затем по соединительным трубам бака возвращаться в систему.
Такое добавочное циркуляционное кольцо может нарушить нормаль-
ное действие системы. Следовательно, данный споеоб удаления воздуха
из системы допустим лишь при предварительном рассмотрении воз-
можных последствий.
3 Два расширительных бака присоединены к двум точкам А и Б
в системе отопления параллельно. В каждом циркуляционном кольце
существует своя точка постоянного давления (точки Ох и О2 на
рис. VI.25). Из условия постоянства объема воды в системе следует, что
если после пуска насоса уровень воды в одном расширительном баке (на-
пример, в баке /) поднимется, то в другом (баке II) он опустится. Это
значит, что точка А находится перед точкой постоянного давления
своего циркуляционного кольца, т. е. в зоне нагнетания насоса, а точ-
ка Б — после точки постоянного давления 02, т е. в зоне всасывания.
Изменение уровня воды в баках I и II по-прежнему будет пропор-
ционально потере давления в теплопроводах от точек их присоедине-
ния А и £ до соответствующих точек Ог и 02. Положение этих точек
и изменение уровня воды связано также о соотношением площадей по-
перечного сечения баков Fi и Fn. Отсюда высота /ц подъема воды в ба-
ке /, ближнем к общей точке В системы отопления (см. рис. VI.25):
д <?1~ЬА^оа—a P\i
1	Pg	F\ +
или в более удобном для вычислений виде:
РР Pf+Fn
(VI. 27)
(VI. 27 а),
— 144 —
Аналогичный вид будет иметь
и формула для определения высо-
ты h2 опускания воды в баке //.
В частном случае при равной
потере давления Д^а-д = &рв~в
точки постоянного давления сов-
падут с точками А и Б, и уровень
воды в баках при действии насоса
не изменится, каковы бы ни были
площади их поперечного сечения.
На практике возможен случай,
когда при наличии одного расши-
рительного бака потребуется па-
раллельное присоединение второ-
го дополнительного бана к новой
ветви системы отопления После-
дующая установка второго бака
приведет к изменению гидростати-
ческого давления в теплопроводах
отопления.
Рис. VI.28. Изменение гидростатического
давления в наружных теплопроводах об
щей системы отопления группы зданий
при присоединении новой ветви, для зданий
IV — VI с добавлением второго расшири-
тельного бака 2 к существующему баку /
О, и О2 — новые точки постоянного давле
ния; сплошные линии — до присоединения,
пунктирные — после присоединения новой
ветви
ранее существовавшей системы
На рис. VI.26 показано изменение гидростатического давления в
Теплопроводах общей системы отопления группы зданий (пунктирные
линии), когда к существующей ветви системы слева от тепловой стан-
ции (т. с.) для зданий 1 — III с расширительным баком 1 добавлена
новая ветвь справа для зданий IV—VI с вторым баком 2. Из рисунка
видно, что точки постоянного давления и 02 не совмещаются с точ-
ками присоединения расширительных баков к теплопроводам. При этом
происходят понижение уровня воды в баке 1 на величину (точка Г)
и повышение уровня в баке 2 на величину h2 (точка Д), что может при-
вести к утечке воды через бак 2 и нарушению отопления здания III.
При установке двух расширительных баков на некотором расстоя-
нии друг от друга почти всегда происходят изменение уровня воды в
них и соответствующее уменьшение полезного объема того из баков, в
котором уровень воды повышается. Уменьшение полезного объема ба-
ков зависит от потери давления в трубах между точками присоедине-
ния к ним баков. Чем больше потеря давления между двумя последо-
вательными (по движению воды) точками присоединения [см. формулу
(VI.25)] или’чем больше разница в потере давления до двух параллель-
ных точек присоединения [см. формулу VI.27а)], тем больше потеря
полезного объема баков.
Поэтому при использовании двух расширительных баков их суммар-
ный объем почти всегда должен выбираться больше объема одного об-
щего бака, причем различие в объеме будет возрастать по мере удале-
ния баков друг от друга
Из приведенного следует, что перед принятием решения об установ-
ке двух расширительных баков необходимо проверить изменение уров-
ня воды в них и рассчитать их размеры во избежание нарушения цир
куляции воды в системе отопления.
— 145 —
Выше была рассмотрена динамика гидравлического давления в на-
ружных и местных теплопроводах насосных систем водяного отопле
ния с открытыми расширительными баками.
Система водяного отопления может устраиваться и без открытого
расширительного бака в том случае, когда обеспечивается необходи-
мое или допустимое гидростатическое давление во всех ее элементах
при различных режимах эксплуатации. При этом на тепловой станции
можно применять закрытый расширительный бак, находящийся под ес-
тественным или искусственно повышенным гидростатическим давлени-
ем, а также постоянно работающие подпиточные насосы или подпи-
точные клапаны. При применении подпиточного насоса, работающего
постоянно, повышается стоимость эксплуатации системы отопления,
что не всегда экономически целесообразно. Периодическое действие
подпиточного насоса (для сокращения расхода электроэнергии) при
отсутствии расширительного бака основано на заметном изменении гид-
ростатического давления, что не способствует надежности режима гид-
равлически замкнутой системы с несжимаемой жидкостью. Периодиче-
ское действие подпиточного насоса или клапана при наличии откры-
того расширительного бака обеспечивает стабильный гидравлический
режим в системе отопления.
VI.4. ЕСТЕСТВЕННОЕ ЦИРКУЛЯЦИОННОЕ ДАВЛЕНИЕ
Нагревание и охлаждение воды в вертикальной системе отопления,
создавая неоднородное распределение плотности, вызывает естествен-
ную циркуляцию теплоносителя. Величина естественного циркуля-
ционного (гравитационного) давления определяется разностью гидро-
статического давления двух столбов воды одинаковой высоты [см. фор-
мулу (VI. 16)].
Охлаждение теплоносителя — воды в системе отопления происхо-
дит непрерывно по мере удаления от теплообменника, на выходе из
которого вода имеет наивысшую температуру, и заканчивается при
возвращении ее в теплообменник. Постепенное остывание воды в тепло-
проводах сменяется быстрым охлаждением ее в отопительных прибо-
рах. Поэтому общее естественное циркуляционное давление в системе
можно рассматривать как сумму двух величин: давления Дре пр, воз-
никающего вследствие охлаждения воды в приборах, и давления
Дре Тр, вызываемого охлаждением воды в трубах:
Дре — Аре. прЧ~АРе.тр•	(VI.28)
В большинстве случаев — в системах отопления многоэтажных зда-
ний — первое слагаемое является основным по величине, второе —
дополнительным. В частном случае — в квартирных системах отопле-
ния — основным является Д/7е.тр.
При рассмотрении естественного циркуляционного давления ис-
пользуют понятие о центре охлаждения теплоносителя. В центре ох-
лаждения действительное постепенное изменение температуры (и
плотности) воды по длине теплопровода или отопительного прибора
принимают условно скачкообразным. С введением такой условной гра-
— 146 —
ницы резкого охлаждения можно считать, что на каждой половине
длины теплопровода или прибора вода имеет постоянную, но отлича-
ющуюся плотность. При этом гидростатическое давление не должно
изменяться. Подобную условную границу изменения температуры во-
ды в теплообменнике системы отопления называют центром нагрева-
ния.
Определение естественного давления, возникающего вследствие ох-
лаждения воды в приборах (Лре пр), связано со схемами системы отоп-
ления, и это целесообразно сделать совместно с рассмотрением схем
(см. п. VI 5)
При определении естественного давления, возникающего из-за
охлаждения воды в трубах (Д/?е тр), примем, что приборы в циркуля-
ционном кольце отсутствуют (рис. VI.27) и вода охлаждается при
теплопередаче только через стенки труб. В вертикальном кольце при
установившемся движении воды ее плотность постепенно возрастает
от значения рх (при температуре после центра нагревания) до значения
рб (при температуре перед центром нагревания). На стыках верти-
кальных и горизонтальных труб покажем промежуточные значения
плотности воды (рис. VI.27, а).
Естественное давление, вызывающее циркуляцию воды, найдем
как разность гидростатического давления двух столбов воды высотой
h, имеющей различную среднюю плотность:
Лре.тр =gh	<V1 29>
Это же естественное циркуляционное давление получим в другом
виде с использованием условных центров нагревания и охлаждения
воды в трубах (рис. VI.27, б), находящихся на некоторой высоте над
плоскостью отсчета I -Г.
Ape. 1(Лз—Л2) (Рз~р2) + (Ла— hi) (Р4—Р1)].	(VI.30)
В более общем случае при произвольном расположении условных
центров нагревания и охлаждения в вертикальном циркуляционном
Рд£. VI.27. Схецдо циркул я цн одного кольца теплопро-
водов без отопительных приборов с центром нагре-
вания (ц н)
J —при постепенном охлаждении теплоносителя во
ы в трубах, о — при введении условных центров
охлаждения (ц о) воды
Рис VI.28. Схема вертикального
циркуляционного кольца теплопро-
водов с произвольно расположен-
ными центрами нагревания (ц н)
и охлаждения (ц. о) теплоносителя
воды
— 147 —
кольце теплопроводов (рис. VI. 28) естественное давление, возникающее
вследствие охлаждения воды в трубах!
Митр —Ъ) р3 —р2) 4- (h4 — hg) (р8 —Pi) 4- (Л3 —А2) (р4 — р£) 4-
+(Ла — Л1) (р4 — р8)}
или после преобразования
Ape.	[Л0 (р3—р2]4-^4 (Ра—Of)+^3 (pt— Од) 4“
4*(Pi —’Р»)4"(Ps —Р*)I •	(VI.31)
По уравнению (VI.31) можно установить, что для получения есте-
ственного давления следует вертикальные расстояния от центров
охлаждения и нагревания до плоскости отсчета / — I умножать на
разности плотности воды после и до каждого центра (считая по направ-
лению движения воды). При этом охлаждение над центром нагревания
увеличивает циркуляционное давление, нагревание над центром
охлаждения его уменьшает (в уравнении четвертое слагаемое получает
отрицательное значение, так как рх < р6).
Уравнение (VI 31) перепишем в общем виде, используемом при про-
ектировании систем водяного отопления:
N
тр=g Т ( р, +, — Р4.	(VI .32)
1
Следовательно, естественное давление, возникающее вследствие
охлаждения воды в трубах циркуляционного кольца, состоящего из
N участков, может быть получено в результате сложения N произведе-
ний высоты ht расположения центра охлаждения или нагревания над
некоторой плоскостью на разность плотности воды в концах участка,
включающего такой центр
Видно, что циркуляционное давление тем больше, чем выше рас-
положены центры охлаждения над центром нагревания (обычно за
плоскость отсчета принимают плоскость, проходящую через цен1р на-
гревания). При расположении одного из центров охлаждения ниже
центра нагревания (ц о4 на рис. V1.28) циркуляционное давление
уменьшается
В системе водяного отопления с верхним расположением теплопро-
водов Дре.тр всегда больше, чем в системе с нижней их прокладкой, за
счет увеличения вертикального расстояния от центров охлаждения
в верхней магистрали до центра нагревания.
VI.5. ЕСТЕСТВЕННОЕ ЦИРКУЛЯЦИОННОЕ ДАВЛЕНИЕ
В ОДНОТРУБНЫХ И ДВУХТРУБНЫХ СИСТЕМАХ ОТОПЛЕНИЯ
Системы водяного отопления применяют, как известно, с верхним
и нижним расположением магистралей, о ^пиковым и попутным дви-
жением воды в них, с последовательным и параллельным (по направле-
нию движения воды) соединением отопительных приборов. Системы
устраивают вертикальными со стояками и горизонтальными с поэтаж-
ными ветвями. Схему системы отопления составляют при проектирова-
нии применительно к конкретному зданию, причем в каждой схема
— 148
различным образом сочетают магистрали и стояки или вегви о отопи-
тельными приборами
Общим, многократно повторяющимся элементом каждой вертикаль-
ной или горизонтальной системы отопления является стояк или ветвь.
В стояке и ветви отдельные узлы соединения отопительных приборов о
трубами (приборные узлы), объединенные промежуточными теплопро-
водами, создают основу системы отопления, определяющую принцип
ее действия Поэтому койкретная схема системы отопления не может
быть разработана без предварительного выбора схемы ее стояков или
ветвей. Применяемые в настоящее время схемы систем отопления и воз-
никающее в них естественное циркуляционное давление рассмотрим
при различных приборных узлах, входящих в стояки или ветви*
1.	ВЕРТИКАЛЬНЫЕ ОДНОТРУБНЫЕ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ
Вертикальную однотрубную систему отопления с верхней развод-
кой применяют в многоэтажных зданиях. На рис. VI.29 приведена
схема части такой системы с тупиковым движением вода в магистра-
лях. Стояки даны условно для трехэтажного здания о различными на-
иболее часто применяемыми приборными узлами. В стояке / показаны
Проточные узлы, в стояке II — протечно-регулируемые узлы со сме-
щенными обходными участками и трехходовыми регулирующими кра-
нами КРТ, в стояке III — узлы со смещенными замыкающими участ-
ками и проходными регулирующими кранами КРП (см. рис. 1.1 и
и V.15). На практике возможно также осевое (по оси стояков) располо
жение обходных и замыкающих участков (см. рис. V.14) и двусторон-
нее присоединение приборов к стояку (см. рис. 1.1).
Здесь (и далее) система отопления изображается со стояками раз-
личной конструкции для наглядности при сравнении. Обычно в сивте-
ме преобладает какой-либо один тип приборного узла (например, про-
точно-регулируемые узлы), хотя может встретиться еще и другой тип
.(например, проточные узлы во вспомогательных помещениях).
На рис. VI. 29 над отопительными приборами нанесены тепловые
нагрузки, внутри контура каждого прибора кружком помечен услов-
ный центр охлаждения теплоносителя воды. Проставлено также вер-
тикальное расстояние между центрами охлаждения (ц. о) и центром на-
гревания (ц. н) воды.
Расход воды в стояке GCT при заданных тепловых нагрузках прибо-
ров и температуре воды определяется по формуле, аналогичной форму-
ле (VI.2 a)i
„ Qi+Qe+Qa 2 Фпр
с (ip—to) c*At(y$
Qcr
с •
(VI. 33)
Температура воды на каждом участке стояка будет промежуточной
между значениями tr и t0 в зависимости от степени ее охлаждения в ото
пительных приборах Д/пр (условно считая, что вода при движении по
трубам не охлаждается) Так, на участке между приборами III и П
этажей температура воды составит
— 149 —
л л Л J- I Q3 j, Q3
«8 = ?Г — Л'пр.З“‘Г— г —
сСл	cGc.t
Аналогично
. Qi+Q3
г2 = гг—
CVCT
В общем виде температура воды на i-том участке однотрубного сто-
яка будет равна.»
где SQnp. i — суммарная тепловая нагрузка всех отопительных приборов на
стояке до рассматриваемого участка (считая по направлению движения воды).
На рис. VI.29 заштрихованы половины высоты двух приборов стоя-
ка Ц в которых температура воды условно принята постоянной и рав-
ной /3. Можно считать, что температура воды t3 сохраняется в стояке
по высоте h3, а температура /2 по высоте h2.
Естественное циркуляционное давление. Па, в вертикальной одно-
трубной проточной и проточно-регулируемой системе отопления с верх-
Ст1
СтД
Рис. VI 29. Схема вертикальной однотрубной системы водяного отепле-
ния с верхним расположением подающей магистрали
/ — проточный стояк; // — проточно-регулируемый стояк; /// — стояк
с замыкающими участками (кружки в контуре приборов — центры ох-
лаждения воды в приборах; черные точки — центры охлаждения воды
в стояке)
— 150 —
ним расположением подающей магистрали (см. стояки / и II на рис.
VI .29), возникающее вследствие охлаждения воды в приборах, вычис-
ляется как разность гидростатического давления в рассматриваемом
и главном стояках (a. ctn)i
&Ре. пр — ё [*з (Рз—Рг)+^2 (Рг—Рг)"Ь^1 (Ро-”Рг)1»	(VI.35)
При увеличении числа этажей в здании число слагаемых в формуле
(VI.35), а следовательно, и значение Дре.пр будут возрастать.
Выражение для определения А/2е.Пр можно представить в другом
виде (более удобном для вычисления, хотя и менее точном), обозначив
среднее уменьшение плотности при увеличении температуры воды на
1° через
0 =..;°~+-, кг/(мз.К):
'г—Lq
(VI. 35а)
Ар<?. пр —	Р1з (^г—^з)Ч“^2 (tv—(tv—М-
Учитывая, что
и
.	.	Q3+Q2+Q1
гг—го~ —	,
сист
получим более короткое выражение:
Во
&Ре. пр = ~~7	( Сз+Лп + Qi)»
(VI.356)
где Лщ, Лц и — вертикальные расстояния между центрами охлаждения (воды
в приборах соответственно на III, II и I этажах и центром нагревания (см* рис.
VI.29).
В общем виде при N отопительных приборах в однотрубном стояке:
ЛРе. пр= 2 hi>’	(VI .36>
J
где Qiht — произведение тепловой нагрузки i-того прибора на вертикальное
расстояние h} от его условного центра охлаждения до центра нагревания воды
в системе.
Пример VI. 1, Определим естественное циркуляционное давление, возни-
кающее вследствие охлаждения воды в отопительных приборах трехэтажного
стояка (стояк I или //на рис. VI.29), если тепловая нагрузка отопительных при-
боров составляет Q3 — 1163 Вт, Q2 — 930 Вт, Qi = 1396 Вт; высота h3 = h2 =
« 3 м, hi = 2 м; температура воды /г — 95° С, t0 = 70° С, 0 = 0,64 кг/(м8- К).
Расход воды в стояке по формуле (VI.33)
Л (1163 + 930+1396)3600	0,86-3489 <ПЛ ,
4187(95—70)	25
Температура воды на участках стояка по формуле (VI.34)
1163-3600	0,86-1163
/,=95----------=95—-’---------=86,7° С;
3	4187.120	120	Л
151 —
«,=*- 0,86(..g±930)
Естественное циркуляционное давление по формуле (VL35a)
Аре<Цр ^=0,64-9,81 [3(95 —86,7)4-3(95 —80)4-2(95 —70))=753,4 Па(76,8 кгс/м*).
Естественное циркуляционное давление по формуле (VI.36) при ftlu = h9 4"
4~	4“ /4 == 8 м и ft л == ft2 “Wh 5 м;
Дрв п»=^^5^'(1163*8 + 930‘5 + 1396'2)3600== 753,4 Па(76’8 -с/м*).
1
В стояке с замыкающими участками (см. стояк III на рис, VI.29)
температура и плотность воды изменяются не только в отопительных
приборах (условные центры охлаждения — кружки внутри контура
приборов), но и в точках стояка (черныеточки на рисунке), где смеши-
вается вода, выходящая из прибора и из замыкающего участка.
Естественное циркуляционное давление в вертикальной однотруб-
ной системе с замыкающими участками при верхнем расположении
подающей магистрали [см. формулу (VI.35)1
Аре. пр— 8 [^з (Рз Рг) 4"Л2 (р2 Рг)4~/11 (Ро Рг)[-	(VI,37)
Некоторое различие в величине естественного циркуляционного
давления по формулам (VI.35) и (VI.37) определяется тем, что >
> hi на 0,5 hnp.
В формуле (VI.36) при использовании ее в данном случае высота
ht определяется вертикальным расстоянием между центрами нагрева-
ния и охлаждения в той точке, где в стояке изменяется температура во-
ды.
В стояке с замыкающими участками имеются также так называемые
малые циркуляционные кольца у каждого отопительного прибора, об-
разованные подводками к прибору и замыкающим участком. Положе-
ния центра охлаждения в приборе и соответствующего центра охлаж-
дения в стояке отличаются на 0,5 Апр (см. стояк III на рис. VI.29),
и в малом циркуляционном кольце возникает собственное естествен-
ное циркуляционное давление (в заштрихованной части прибора вода
имеет температуру /вых, в замыкающем участке— /вх);
А/?е. мал ~ 8	(Рвых—Рвх)«	(VI • 38)
где рВых и рвх — плотность воды, кг/м5, соответственно при температуре /вых
И /вХ (Для прибора на III этаже на рисунке /вх = /Р, /вых < /з, часто называемой
температурой смеси).
Естественное циркуляционное давление в малом циркуляционном
кольце можно представить в другом виде как разность гидростатичес-
кого давления по высоте прибора и замыкающего участка;
АДе.мал ~8^пр (Рср. пр—Рз.у)»	(VI.38а)
W Рср пр и рз у — плотность воды, кг/м5, соотретственно при средней темпера*
туре воды в приборе и при температуре ев в замыкающем участке
— 152 —
Естественное циркуляционное давление в малом циркуляционном
кольце при движении воды в стояке сверху-вниз способствует затека-
нию воды в прибор, особенно в малоэтажных зданиях.
Вертикальную однотрубную систему с нижним расположением обе-
их магистралей с так называемыми П-образными стояками (см.
рис. 1.2) применяют прежде всего в бесчердачных зданиях, имеющих
технические подполья и подвалы. На рис. VI. 30 приведена расчетная
схема части такой системы со стояками для трехэтажного здания при
теплоснабжении системы деаэрированной водой. В стояке / примене-
ны проточно-регулируемые приборные узлы с трехходовыми кранами
КРТ, в стояке II — узлы со смещенными замыкающими участками
и проходными регулирующими кранами КРП. На приборах в верх-
нем этаже предусмотрены воздушные краны.
Число приборов на одном этаже часто бывает нечетным. Для непар-
ных приборов устраивают П-образные стояки с «холостой» восходящей
трубой либо Т-образные стояки с одной восходящей и двумя нисходя-
щими трубами. Стояки часто замоноличивают во внутренние перего-
родки, в результате чего они превращаются в дополнительные про-
точные бетонные отопительные приборы. Основные приборы в этом
случае присоединяют открыто к специально предусмотренным патруб-
кам.
Расход и температуру воды в стояках определяют по формулам
(VI.33) и (VI.34).
Естественное циркуляционное давление в стояке находят как раз-
ность гидростатического давления в нисходящей и восходящей частях
стояка. Например, для проточно-регулируемого стояка /
АРе.пр = g рз ( Рч —Ре) 4"^2 ( Pg —Рг)4"(Ро —Рг)] •	(VI .39)
Формула (VI.36) общего вида действительна в данном случае без
изменения. Высота h-L в этой формуле зависит от положения центров
охлаждения воды (кружки в контуре приборов на стояке / или черные
точки в стояке II на рис. VI. 30). На рисунке видно, что центр охлажде-
ния воды в восходящей части стояка выше, а в нисходящей — ниже со-
ответствующего условного центра охлаждения воды в отопительном
приборе.
Естественное циркуляционное давление в малых циркуляционных
кольцах”отопительных приборов определяется по формуле (VI.38) или
(VI.38 а). В нисходящей (правой на рис. VI.30) части стояка II е за-
мыкающими участками естественное циркуляционное давление в каж-
дом малом циркуляционном кольце, как было отмечено, способствует
затеканию воды в отопительные приборы. Напротив, в восходящей (ле-
вой) части стояка // оно противодействует затеканию воды и относи-
тельно уменьшает расход воды в приборах, что неблагоприятно отража-
ется на размерах площади нагревательной поверхности приборов, осо-
бенно высоких и водоемких.
Формула (VI.39) относится также к бифилярной схеме стояков.
Вертикальную однотрубную систему с нижним расположением по-
дающей магистрали и верхней прокладкой обратной магистрали ш
«опрокинутой» циркуляцией воды в стояках — см. рис. 1.3) примени-
— 153 —
Cm!
Cm И
ют в зданиях повышенной этажно ти (девять и более этажей) На
рис VI 31 изображена расчетная схема части системы с «опрокинутой»
циркуляцией воды в стояках, имеющих проточные приборные узлы
(стояк /), проточно-регулируемые узлы с кранами КРТ (стояк //)
и узлы с замыкающими участками и кранами КРП (стояк III). Обход-
ные и замыкающие участки делают при этом, как правило, смещенными
от оси стояков
Расход и температуру воды определяют по формулам (VI.33) и
(VI 34). Естественное циркуляционное давление Лре пр находят по
формуле (VI 36) или как разность гидростатического давления в об-
щем обратном стояке (г. ст на рис, VI.31) и в. рассматриваемом стояке
в здании, имеющем N этажей:
АДе.пр ^g -|_ 1 (Ро Рдг 1) + hN (р0 Руу ) -f- • • • Ч-
+Аа (ро—Р2) + Й! (ро— Рг)1.	(VI 40)
Формула (VI.40) позволяет учесть отличие температуры воды /д?-м,
выходящей из рассматриваемого стояка, от температуры воды в общем
обратном стояке.
Естественное циркуляционное давление в малом циркуляционном
кольце каждого отопительного прибора стояка III (см. рис. VI .31)
вычисляют по формуле (VI.38) или (VI 38 а). В данной системе это дав-
ление противодействует затеканию воды во все приборы, что приводит
к относительному увеличению площади их нагревательной поверхно-
сти.
154 ***
Cm I
CmU
СтШ
На основании полученных формул можно сделать следующие в ы-
в о д ы
В циркуляционных кольцах вертикальных однотрубных систем
водяного отопления естественное циркуляционное давление, возникаю-
щее вследствие охлаждения воды в отопительных приборах, возраста-
ет с увеличением числа последовательно соединенных отопительных
приборов и действует как единая величина, влияющая в равной степе-
ни на циркуляцию воды через все отопительные приборы каждого стоя-
ка.
В малых циркуляционных кольцах отопительных приборов в вер-
тикальных однотрубных системах с замыкающими участками возни-
кает дополнительное естественное циркуляционное давление, завися-
щее от высоты прибора и степени охлаждения воды в нем Это давле-
ние способствует затеканию воды в приборы при движении воды в стоя-
ке сверху вниз и противодействует ему при движении воды снизу вверх
(с увеличением числа этажей влияние этого гравитационного давления
уменьшается).
Для большинства рассмотренных схем вертикальных однотрубных
стояков характерно одностороннее присоединение отопительных при-
— 155 —
боров к стояку. Это, хотя и увеличивает число стояков, однако позво-
ляет унифицировать узлы обвязки отопительных приборов как по ди-
аметру, так и по длине труб, что необходимо для интенсификации про-
изводства при массовых заготовительных работах. Кроме того, отопи-
тельные приборы из гладких труб малого диаметра (здесь им уподобля-
ются трубы стояков) имеют повышенный коэффициент теплопередачи
по сравнению с другими видами отопительных приборов. Следователь-
но', при увеличении числа открыто прокладываемых стояков уменьша-
ются размеры основных отопительных приборов.
Однотрубные системы с проточными отопительными приборами де-
шевле других; их используют при приборах с воздушными регулирую-
щими клапанами (например, при конвекторах «Комфорт») или для отоп-
ления без индивидуального регулирования теплопередачи приборов.
Проточно-регулируемые однотрубные системы с трехходовыми кра-
нами КРТ применяют при необходимости индивидуального ручного ре-
гулирования теплопередачи отопительных приборов. Эти системы мож-
но заменять однотрубными системами с замыкающими участками
у приборов для уменьшения гидравлического сопротивления прибор-
ных узлов. При этом следует иметь в виду, что узел со смещенным
замыкающим участком, хотя и обладает большим гидравлическим со-
противлением, чем узел с осевым замыкающим участком, способствует
затеканию воды в отопительный прибор и компенсации теплового
удлинения труб.
j
2.	ВЕРТИКАЛЬНЫЕ ДВУХТРУБНЫЕ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ
Двухтрубные системы с верхним расположением подающей1 маги-
страли применяют в основном при естественной циркуляции воды
в системе отопления. При насосной циркуляции воды из-за гидравли-
ческой и тепловой неустойчивости их используют только в малоэтаж-
ных зданиях (два — три этажа) (см. рис. 1.5, а),
На рис. VI.32 приведены схемы двухтрубных стояков при верхнем
расположении подающей магистрали с односторонним (столбовая) и
двусторонним (цепочечная) присоединением труб к отопительным при-
борам. При столбовой, более распространенной схеме подающий и об-
ратный стояки прокладывают рядом (на рисунке — слева), при цепо-
чечной — разобщенно (справа).
Расчетная схема стояка двухтрубной системы отопления с верхним
расположением подающей магистрали дана на рис. VI.33, а.
При параллельном соединении отопительных приборов в двухтрубном
стояке для каждого из приборов образуется собственное циркуляцион-
ное кольцо. В циркуляционном кольце через нижние приборы двух-
трубной системы возникает естественное циркуляционное давление
а4. пр = ghi (Ро — Рг)»	(VI. 41)
в циркуляционном кольце через прибор второго этажа
Др'е‘ пр	(Л1 + М (Ро—Рг)	ир+#Лв (Ро— Рг).	(VI.42)
— 156 —
Рис. VI.32. Столбовая (о) и цепочеч-
ная (б) схемы двухтрубного стояка си-
стемы отопления с верхним располо-
жением подающей магистрали
ЦЙ---
Ряс. VI 33. Расчетные схемы двухтрубных стояков системы водяного отопления с верхним
расположением подающей магистрали (а) и с нижним расположением обеих машет-
ралей (б)
Рис. VI.34. Схемы двухтрубного стояка
системы отопления с нижним располо-
жением обеих магистралей
а — столбовая с воздушными кранами
В приборах на верхнем этаже; б —
цепочечная с воздушной трубой
о)
— 157 —
Двухтрубные системы с нижним расположением обеих магистра-
лей применяют в малоэтажных (с кранами двойного регулирования
КРД у отопительных приборов) и в многоэтажных (с кранами КРП,
имеющими дросселирующее устройство) зданиях (см. рис. 1.5, б).
Расширенная область применения объясняется большей устойчиво-
стью гидравлического режима и повышением тепловой устойчивости
таких систем по сравнению с двухтрубными системами при верхнем
расположении подающей магистрали.
На рис. VI.34 показаны схемы двухтрубных стояков при нижнем
расположении магистралей с односторонним (столбовая) и двусторон-
ним (цепочечная) присоединением труб к отопительным приборам.
В верхнем этаже присоединение труб показано в столбовой схеме с ис-
пользованием воздушных кранов, в цепочечной схеме — при наличии
воздушной трубы. Столбовая схема отличается обособлением парных
стояков и применением скоб на них для огибания горизонтальных под-
водок к приборам.
Расчетная схема стояка двухтрубной системы отопления с нижним
расположением обеих магистралей изображена на рис. VI.33, б.
На схеме показаны отопительные приборы I, II и TV-го этажей. Здесь
также для каждого отопительного прибора образуется отдельное цир-
куляционное кольцо с собственным естественным циркуляционным
давлением.
В кольце двухтрубной системы через отопительный прибор первого
этажа действует естественное циркуляционное давление, определяемое
по формуле (VI.41), в кольце через прибор II этажа — по формуле
(VI.42) и т. д., наконец, в кольце двухтрубной системы через прибор
N- го этажа — по формуле
АРе'пр^5(/2’ '!‘/г2'Ь---+Л/7 ) (Ро~Рг)=АРеГ^1+А (Ро —Рг)- (VI 43)
В вертикальных двухтрубных системах отопления как с верхним,
так и с нижним расположением магистралей в подобных циркуляцион-
ных кольцах действует одинаковое естественное циркуляционное дав-
ление. Его значение в каждом циркуляционном кольце определяется
вертикальным расстоянием между условными центрами охлаждения и
нагревания. Положение условного центра охлаждения в верхних ото-
пительных приборах на рис. VI.33, б установлено по оси подводок. Не-
однородность плотности воды по высоте этих приборов вызывает внут-
реннюю циркуляцию и не отражается на циркуляции воды в стояке.
На основании полученных формул можно сделать вывод, что
в вертикальных двухтрубных системах естественное циркуляционное
давление, возникающее вследствие охлаждения воды в отопительных
приборах, различно по значению и независимо по действию для цирку-
ляционных колец приборов, находящихся на разной высоте. Следова-
тельно, в двухтрубных стояках естественное давление неодинаково вли-
яет на циркуляцию воды через каждый отопительный прибор, что в ре-
зультате может нарушать заданное (расчетное) распределение по при-
борам воды, подаваемой в стояки насосом. В этом причина наблюдае-
мой на практике вертикальной тепловой неустойчивости неотрегули-
рованных двухтрубных систем отопления.
— 158 -
3.	ГОРИЗОНТАЛЬНЫЕ ОДНОТРУБНЫЕ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ
Ветви горизонтальных систем можно устраивать, как и стояки вер-
тикальных систем, однотрубными и двухтрубными. В современных на-
сосных горизонтальных системах используют преимущественно одно-
трубные ветви (см. рис. 1. 4), обеспечивающие экономию труб и устой-
чивое отопление помещений.
Расчетные схемы горизонтальной однотрубной системы представле-
ны на рис. VI.35. Последовательно соединенные отопительные прибо-
ры на каждом этаже располагаются на одной высоте над центром нагре-
вания. Промежуточные изменения температуры и плотности по гори-
зонтали из-за охлаждения воды в приборах не отражаются на величине
естественного циркуляционного давления, которое, как и в двухтруб-
ной системе, определяют в зависимости от разности гидростатического
давления в стояках (вертикальных участках).
В горизонтальной однотрубной системе с приборами, соединенными
по проточной (рис. VI. 35, а — I этаж) и по проточно-регулируемой
(рис. VI. 35, а — II этаж) схемам, естественное циркуляционное дав-
ление различно в кольцах через приборы каждого этажа:
пР=^1 (Ро—Рг); А?" пр =2 (Л14-Ла) (Ро—Рг) и т. д.
В горизонтальной однотрубной системе с замыкающими участками
у приборов (рис. VI.35, а — III этаж) возникает не только различное
естественное циркуляционное давление в кольцах через ветви каждогр
этажа (формулы те же, высота — до условных центров охлаждения,
изображенных на рисунке черными точками), но и собственное естест-
венное циркуляционное давление в малом циркуляционном кольце
каждого прибора. Его определяют по формуле, написанной по анало-
гии с формулой (VI. 38):
АРе.мал—	(Рвых—Рвх)»	(VI.44)
где h' — вертикальное расстояние
между условными центрами охлажде-
ния воды в приборе и ветви (см.
рис. VI.35, о).
Формулы (VI.41) — (VI.43)
относятся также к горизонталь-
ной бифилярной схеме ветви,
изображенной на рис. VI.35, б.
Рис. VI.35. Расчетные схемы горизонталь-
ной однотрубной системы водяного отоп-
ления
в —с проточными ветвями (I этаж);
с проточно регулируемыми ветвями (II
этаж); с ветвями, имеющими замыкающие
участки (III этаж); б — с бифилярными
ветвями
159 —
Бифилярные ветви целесообразно устраивать при автоматическом под*
держании заданной температуры воздуха в помещениях путем поэтаж-
ного количественного регулирования теплопередачи отопительных
приборов.
4.	ГОРИЗОНТАЛЬНЫЕ ДВУХТРУБНЫЕ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ
Горизонтальное двухтрубное распределение воды по приборам ча-
ще осуществляют в одноэтажных зданиях, когда требуется обеспечить
независимое регулирование отопления отдельных помещений.
Рис. VI.3e, Приборные узлы
горизонтальной двухтруб-
ной системы водяного отоп-
ления с верхним (а) и с
нижним (б) расположением
подающей магистрали
Присоединение труб к отопительным приборам выполняют преиму-
щественно разносторонним, движение воды в приборах предусматри-
вают по схемам сверху-вниз или снизу-вниз. На рис. VI.3§, а изобра-
жен фрагмент горизонтальной двухтрубной системы отопления одно-
этажного здания с верхним расположением подающей магистрали, на
рис. VI.36, б — с нижним. При нижней разводке греющей воды в верх-
ней части отопительных приборов устанавливают воздушные краны.
Систему по схеме на рис. VI.36, а в первую очередь используют при
естественной циркуляции, возникающей в основном вследствие охлаж-
дения воды в неизолированных разводящих теплопроводах При на-
сосной циркуляции гидравлическое сопротивление отопительных при-
боров следует увеличивать, укрупняя приборы, используя змеевико-
вое движение воды в них (на рисунке слева), а также краны повышенно-
го сопротивления.
Естественное циркуляционное давление, возникающее вследствие*
охлаждения воды в отопительных приборах, определяют по формуле
(VI .41) в зависимости от положения центров охлаждения в приборах
по отношению к центру нагревания в системе. Это давление допуска-
ется не учитывать, если оно составляет менее 10% располагаемого
циркуляционного давления.
Глава VH. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ СИСТЕМ
ВОДЯНОГО ОТОПЛЕНИЯ
VII.1. РАСЧЕТНОЕ ЦИРКУЛЯЦИОННОЕ ДАВЛЕНИЕ
Под расчетным понимается циркуляционное давление, выбираемое
для поддержания определенного гидравлического режима системы
отопления Расчетное циркуляционное давление представляет собой
располагаемое давление (насосное и естественное), коюрое в расчет*
— 160 —
ных условиях предназначается для преодоления сопротивления дви-
жению воды в системе отопления.
Циркуляционное давление, создаваемое насосом, постоянно в оп-
ределенной рабочей точке его характеристики. Естественное циркуля
ционное давление подвержено непрерывному изменению из-за возраста-
ния или убывания различия в плотности воды в разных частях системы
В процессе ее эксплуатации.
Расчетное циркуляционное давление Дрр в системе водяного отоп-
ления в общем виде определяется по формуле
дрр=Лрн+едрв	vn. h
или
Дрр = Дрн + 5 (ЛРе.пр + Лре.тр),	(VII 1а>
где Дрн — циркуляционное давление, создаваемое насосом или передаваемое
в систему отопления через смесительную установку; Дре.пр и ЛРв.тр—естествен-
ное циркуляционное давление, возникающее вследствие охлаждения воды (на-
гретой до расчетной температуры) соответственно в отопительных приборах и в
трубах циркуляционного кольца системы (в насосных системах о нижним рас-
положением обеих магистралей Дре.тр обычно не учитывают); Б — поправочный
коэффициент, учитывающий значение естественного циркуляционного давления
в период поддержания расчетного гидравлического режима в системе (Б I)
Изменение естественного циркуляционного давления вызывает от-
клонение от расчетного гидравлического режима системы, что отража-
ется на количестве протекающей через приборы воды.
По характеру воздействия естественного циркуляционного давле-
ния на циркуляцию воды в стояках все насосные системы отопления
многоэтажных зданий разделяются на две группы: 1) вертикальные од-
нотрубные; 2) вертикальные двухтрубные и горизонтальные однотруб-
ные.
Расчетный гидравлический режим в этих группах систем с целью
повышения их тепловой устойчивости следует приурочивать к различ-
ным периодам отопительного сезона.
Для вертикальных однотрубных насосных систем, а также для лю-
бого вида систем отопления с естественной циркуляцией воды этот пе-
риод должен соответствовать температуре наружного воздуха (н.р,
расчетной для отопления зданий в данной местности. При этой темпера-
туре естественное циркуляционное давление достигает своего макси-
мального значения (Б = 1), и формула (VII. 1) для определения расчет-
ного циркуляцйбнного давления принимает вид:
Дрр=Арн-ЬДрР.	(VII. 2)
Для повышения тепловой устойчивости вертикальных однотрубных
систем рекомендуют предусматривать местное автоматическое регули-
рование количества циркулирующей воды (например, по схеме, разра-
ботанной в МНИИТЭП). В этом случае расчетный гидравлический ре-
жим следует относить к периоду отопительного сезона, когда различия
в плотности воды в системах сводятся к средним значениям. Таким пе-
риодом является самый холодный месяц сезона (январь), а естествен-
ное давление при этом составляет приблизительно 70% максимального
6 Зак. 1303
— 161 —
его значения (Б = 0,7). Следовательно, для таких систем расчетное
циркуляционное давление
Лрр = Лрн+0,7Лре.	(VII.3)
В вертикальных двухтрубных и горизонтальных однотрубных на-
сосных системах отопления, зная о независимости действия в их цирку-
ляционных кольцах различного по величине естественного давления,
стремятся расчетный гидравлический режим сохранять возможно доль-
ше. С этой целью его приурочивают к периоду наиболее длительного
стояния одной и той же температуры наружного воздуха в течение ото-
пительного сезона. Как известно, наиболее длительное время наблю-
даются температуры, близкие к средней температуре сезона. Так, в
Москве (см. рис. 11.5) температура наружного воздуха от 0 до —5°С
(/ср.о с = — 3,2°С) держится 1300 ч.
При такой гемпературе наружного воздуха в системах отопления
возникает естественное циркуляционное давление, составляющее око-
ло 40% максимального его значения. Поэтому для вертикальных двух-
трубных и горизонтальных однотрубных насосных систем отопления в
формуле (VII. 1) принимают Б = 0,4 и тогда
\рр = Лрн + 0>4Лре-	(VII. 4)
Выбор разных периодов отопительного сезона для гидравлического
расчета различных насосных систем водяного отопления делается с
целью сохранить возможно дольше расчетный тепловой режим в поме-
щениях и является одним из мероприятий по обеспечению надежности
отопления зданий.
Надежность отопления выражается способностью поддерживать
заданную температуру помещений здания в течение требуемого перио-
да времени при нормальных условиях эксплуатации. Заданная тем-
пература помещений может быть обеспечена только при строгом соот-
ветствии теплопередачи отопительных приборов переменной теплопот-
ребности помещений. Следовательно, надежность отопления обусловли-
вается взаимодействием внутренних факторов, определяющих перемен-
ную теплопередачу приборов, и внешних, определяющих теплопотреб-
ность помещений [121.
Надежная система отопления должна быть безотказной, т. е.
работоспособной без вынужденных перерывов, ремонтопригодной и до-
статочно долговечной. Однако прежде всего она должна обладать внут-
ренней тепловой устойчивостью.
Под тепловой устойчивостью системы, структура которой не под-
вергается нарушению (не проводятся регулирование, ремонт, отклю-
чение частей, изменение площади приборов и т. п.), понимается ее
свойство пропорционально изменять теплопередачу всех присоединен-
ных приборов при изменении температуры и расхода воды в ней. Тепло-
вая устойчивость нарушается при разрегулировании системы, когда
возникает непропорциональное изменение теплопередачи различных
приборов (например, в стояках приборов на верхнем и нижнем эта-
жах). Для поддержания тепловой устойчивости необходимо проводить
качественно-количественное регулирование системы в течение отопи-
тельного сезона.
— 162 —
Ряс. VII.1. График изменения темпе-
ратуры /вод и расхода воды Gc в вер-
тикальной однотрубной системе отоп-
ления в течение отопительного сезона
(расчетные /г = 95° С и to=70° С соот-
ветствуют /н. р=—30° С)
Рис.	VI 1.2.	Характеристики — насоса
(рабочая точка Б) и суммарная (рабо-
чая точка А) с учетом естественного
циркуляционного давления Дре, иллю-
стрирующие изменение расхода воды
Gc в вертикальной однотрубной насос-
ной системе отопления
На рис. VII. 1 для примера представлен график оптимального ре-
жима температуры и расхода воды в вертикальной однотрубной систе-
ме с расчетной температурой воды 95—70°С при /н.р — — 30° С [261.
Как видим, в вертикальной однотрубной системе отопления во избежа-
ние разрегулирования целесообразно сокращать расход воды одновре-
менно с понижением ее температуры по мере повышения температуры
наружного воздуха, причем при температуре воздуха 10°С расход воды
должен составлять около 60% расчетного.
В вертикальной однотрубной системе, если местное автоматическое
количественное регулирование не предусмотрено, роль своеобразного
количественного регулятора предоставляют естественному циркуля-
ционному давлению, изменение которого, как установлено выше, вли-
яет в равной степени на циркуляцию воды через все отопительные при-
боры каждого стояка. Этим объясняется вид формулы (VI 1.2) для опре-
деления расчетного циркуляционного давления в вертикальных одно-
трубных насосных системах отопления с учетом максимального естест-
венного давления На рис. VII.2 показаны характеристика насоса, от-
резок суммарной характеристики насосного Дрп и естественного Дрв
давлений, а также характеристика системы отопления (пунктиром).
В рабочей точке А под суммарным влиянием этих давлений обеспечи-
вается расчетный расход воды в системе Gc (при низкой температуре
наружного воздуха), в рабочей точке Б расход воды равен GH < Gc
(при высокой температуре наружного воздуха, когда Дре значитель-
но уменьшается). Конечно, используя изменение естественного цирку-
ляционного давления, можно лишь приблизиться (в среднем наполо-
вину) к надлежащему количественному регулированию вертикальных
однотрубных систем отопления, и оптимальный гидравлический режим
в них достижим только при автоматическом регулировании.
В циркуляционных кольцах стояков вертикальной двухтрубной сис-
темы отопления в результате изменения естественного циркуляцион-
ного давления нарушается расчетный гидравлический режим отопи-
6*
— 163 —
тельных приборов. Вода, подаваемая насосом в стояки, перераспреде-
ляется между приборами: в холодный период отопительного сезона
(/н < /ср.о.с) значительно увеличивается расход воды в приборах на
верхних этажах при сокращении расхода в нижних приборах; в теп-
лый период (/н > /ср.о.с) возрастает расход воды в нижних приборах
за счет верхних. Возникает вертикальное гидравлическое и, как след-
ствие, тепловое разрегулирование системы.
Выбор расчетного циркуляционного давления по формуле (VI 1.4)
создает условия для длительного действия отопительных приборов
двухтрубной насосной системы в расчетном гидравлическом режиме
с сохранением тепловой устойчивости. Это также способствует умень-
шению вертикального теплового разрегулирования стояков при низ-
кой и высокой температуре наружного воздуха и сокращению продол-
жительности таких периодов.
VII.2. СПОСОБЫ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО РАСЧЕТА СИСТЕМ ОТОПЛЕНИЯ
Гидравлический расчет выполняют по пространственной схеме сис-
темы отопления, вычерчиваемой обычно в аксонометрической проек-
ции. На схеме системы выявляют циркуляционные кольца, делят их
на участки и наносят тепловые нагрузки. В циркуляционное кольцо
могут быть включены один (двухтрубная система) или несколько (одно-
трубная система) отопительных приборов.
Тепловая нагрузка прибора (точнее прибора с прилегающим этаже-
стояком) принимается равной расчетным теплогютерям помещений.
Тепловая нагрузка участка фуч составляется из тепловых нагрузок
приборов, обслуживаемых протекающей по участку водой.
Расход воды на участке Gvq при расчетном перепаде температуры
воды в системе tr — t0 по аналогии с формулой (VI.2 а)
Qyq л
суЧ-/;;..-7тМ<,	(vn.5)
С («Г-lOf
где & — поправочный коэффициент, учитывающий дополнительные теплопо-
тери, вызванные размещением отопительных приборов у наружных огражде-
ний (табл. VII. 1), р4 — поправочный коэффициент, учитывающий теплопереда-
чу через дополнительную площадь (сверх расчетной) принимаемых к установке
(с округлением площади) отопительных приборов; зависит от «шага» площади
нагревательной поверхности элементов (секций или марок) приборов (табл. VII.2).
Гидравлический расчет системы связан с тепловым расчетом труб
и приборов. Требуется многократное повторение расчетов для выявле-
ния действительных расходов и температуры воды, необходимой пло-
щади приборов. Для этого используют ЭВМ. При ручном счете сначала
выполняют гидравлический расчет системы, принимая средние значе-
ния коэффициентов местных сопротивлений (КМС) приборов, затем —
тепловой расчет труб и приборов.
При гидравлическом расчете потери давления на каждом участке
Друч, Па, циркуляционных колец системы определяют по формуле
X	Р10а	PW2
= Т /уч V+ 2 £уч Лг ’	<VIL6>
Up	Лг	Л
— 164 —
где 1 — коэффициент гидравли-
ческргр трения, определяющий в
долях гидродинамического давле-
ния (риМ2) линейную потерю гид-
Таблица VII. 1. Поправочный
коэффициент Pi (по данным ЦНИИЭП
инженерного оборудования)
ростатичеткого давления на тре-
ние на длине трубы, равной ее
внутреннему диаметру dB; /уч —
длина участка, м,
— сумма кмс на участке,
выражающая местные потери гид-
ростатического давления в долях
гидродинамического давления; р
и щ — средняя плотность, кг/м*,
и скорость движения, м/с, воды
на участке.
Коэффициент гидравличе-
ского трения А зависит от ре-
жима движения воды (турбу-
Отопительный прибор
Значения 0,
при установке
прибора
Радиатор: чугунный секционный	1,02	1,07
стальной панельный Конвектор:	1,04	1.1
с кожухом КН и КО	1,02	1,05
без кожуха КА	1,03	1,07
лентного или ламинарного)
в трубах и приборах сис-
тем отопления. В современных насосных системах, особенно однотруб-
ных, многоэтажных зданий наблюдается турбулентное движение воды.
При турбулентном движении воды в трубах коэффициент гидравли-
ческого трения определяют по формулам Никурадзе или Альтшуля [21:
Х=о,11
\ “в
68 ^0.25
ReJ
(VII. 7)
где /t3/dB — относительная шероховатость стенок труб (в системах водяного
отопления эквивалентная шероховатость стенок труб &э = 0,2 мм); Re = wdPJv —
число Рейнольдса.
Ламинарное движение воды встречается в чугунных отопительных
приборах и в трубах систем с естественной циркуляцией воды мало-
этажных зданий. При исследовании труб с технической шероховато-
стью в диапазоне изменения числа Рейнольдса от 300 до 7000 выявле-
на зависимость коэффициента гидравлического трения от шероховато-
Т а блица VI 1.2. Поправочный коэффициент р4 (поданным
ЦНИИЭП инженерного оборудования)
Тип отопительного приборе	Шаг площади элементов, м2 эп	Значения 04
Радиаторы Низкие	0,2	1,02
Р диаторы: МС-90, М-90	0,25	1,03
РД-90с, МС-140, М-140А, РСГ-1	0,3	1,04
Конвекторы КН, КО, КА	0,3	1,04
Радиаторы: M-I40A0, РСВ, РСГ-2	0,35	1,06
КЛТ	0,4	1,08
Ребристые трубы	0,5	1,13
Примечание Для отопительных приборов площадью более 4 м2 эп, уста-
навливаемых в крупных помещениях, р4==1.
— 165 —
сти труб. Эту зависимость можно представить в виде поправки к изве-
стной формуле Пуазейля (61:
64
Re
(VII .8)
Коэффициент гидравлического трения дополнительно возрастает
при малой скорости движения (менее 0,2—0,3 м/с) в связи с охлажде-
нием воды в трубах.
Гидравлический расчет водяного отопления выполняют различными
способами [31; наиболее распространенными являются два способа.
Первый способ гидравлического расчета — по удельной потере
давления на трение [161, когда подбирают диаметры труб при равных
(употребляют также термин — постоянных) перепадах температуры
воды во всех стояках и ветвях Д/Ст, идентичных расчетному перепаду
температуры воды во всей системе:
Д/СТ==>Д/С,	(VII.9)
причем Д/с == tr — t0.
Предварительно вычисляют расход воды на каждом участке по
формуле (VI 1.5). Линейные (на трение) и местные (на местные сопро-
тивления) потери давления на участке определяют раздельно по пре-
образованной формуле (VII.6):
(Л pw2 \	put2
—	~ j ^уч + 2	2	(VII,10)
_	Р^2
где R ~	~2~ — удельная потеря давления на трение на длине 1 м, Па/м
ра,2
[kic/(m2-m)J; Z = 2£уч ~2~ — потери давления на местные сопротивления, Па
(кгс/м2).
Потери давления в циркуляционном кольце:
при последовательном соединении N участков
N
АРобщ= 2	(VII. 11)
при параллельном соединении двух участков, стояков или ветвей
kpt^kPj.	(VII. 12)
Второй способ гидравлического расчета — по характеристикам со-
противления [181, когда определяют распределение потоков воды в цир-
куляционных кольцах системы и получают неравные (применяют так-
же термины — переменные, скользящие) перепады температуры воды
в стояках и ветвях:
ЫСТ Д^С •
(VII. 13)
При этом допускают отклонение Д/ст от Д/с на ± 7°С и ограничива-
ют минимальную температуру воды, уходящей из стояков и ветвей в
расчетных условиях, 60 °C. Предварительно выбирают диаметр труб на
каждом участке с учетом допустимой скорости движения воды и кон-
структивных соображений.
- 166 —
Таблица VI13 Динамические характеристики труб насосных систем
водяного отопления
ГОСТ на трубы	Диаметр трубы, мм		Удельное динамиче- ское давление, 1(У.А, Па/(кг/ч)’	Приведенный коэф- фициент гидравли- ческого трения A/de, м~*	Расход воды G, кг/ч, при скорости w—l м/с	Удельная характе- ристика сопротивле- ния трения 5ул=10* А A/ds, Па/м<кг/ч)*
	условный проход Оу	внутренний de				
3262—75	10	12,6	26,5	3,55	425	94,0
(обыкновенные)	15	15,7	10,6	2,6	690	27,6
	20	21,2	3,19	1,7	1250	5,42
	25	27,1	1,23	1,25	2000	1,53
	32	35,9	0,39	0,9	3500	0,353
	40	41	.0,23	0,75	4650	0,173
	50	53	0,082	0,52	7800	0,043
1070*1 -76	50	49	0,113	0,58	6600	0,0655
	70	70	0,0269	0,37	13 400	0,00995
	80	82	0,0142	0,3	18 400	0,00426
	100	100	0,00642	0,23	27 600	0,00148
	125	125	0,00265	0,18	43 000	0,000477
4	150	149	0,00135	0,15	61000	0,000203
Таблица VII4. Коэффициенты местного сопротивления конструктивных
элементов систем водяного отопления (по данным ВНИИГС)
Элемент системы
Кран
КРТ при проходе
КРТ при повороте
КРП /ГОСТ
КРД /10944—75
Кран пробочный
Вентиль прямой
Задвижка параллельная
Отвод под углом 90°
Утка гнутая
Скоба гнутая
Воздухосборник
Внезапное расширение
Внезапное сужение
Грязевик
Значения КМС при диаметре условного прохода, мм
10	15	20	| 25	| 32	40	50
4	3,5	3				
4,5	4,5	3	—	—	—	—
4	3,5	3		—	—	—-
18	14	13		—	—	I 1 *
—.	3,5	1,5	1,5	—	 —	 —
20	16	10	9	9	8	7
	 III				—	—	0,5	0,5
0,9	0,8	0,6	0,5	0,3	0,3	0,3
0,9	0,8	0,7	0,6	0,6	0,6	0,6
2,5	2	1,2	0,6	0,4	0,4	0,4
1,5						
1		Независимо от диаметра труб				
0,5	(относятся к большей скорости)					
10						
Потери давления на трение и местные сопротивления на участке
определяют совместно по преобразованной формуле (VI 1.6):
Лруч —Y	1уч4~У £уч^ п f /уч~ЬУ, £уч^1 Ga = S6at (VII.14)
\ «в	/ 2 L \	/ J
где G — расход воды в рассчитываемом участке, кг/ч; А — удельное динамиче*
ское давление на участке, Па/(кг/ч)8, возникающее при расходе воды 1 кг/ч;
принимают по табл. VI 1.3 или вычисляют по формуле
А =-------1®--- .	(VII. 15)
36002 2л* р4
S *•— характеристика сопротивления участка, Па/(кг/ч)2, равная потере давления
на участке при расходе воды I кг/ч:
/ X	\
I ~~ /уч+ЗДуч )	(УИЛФ)
\ Ug	/ •
Значения приведенного коэффициента гидравлического трения Шв
в табл. VI 1.3 даны для скоростных систем отопления—- при скорости
движения воды w > 0,8 м/с (область вполне шероховатых труб); при
скорости w 0,8 м/с значения ХА/В принимают по [231.
Сумма КМС на участке (2$уч) определяется по табл. VII 4. Для
отопительных приборов средние значения КМС приведены в п. V.2;
для тройников и крестовин на стояках и ветвях КМС даны в [23b, для
сварных тройников на магистралях принимают усредненные значения
КМС по табл. VI 1.5.
Потери давления на участке вычисляют также исходя из его про-
водимости:
(VII.17)
друч ==(<^<7)’,
— 168 —
Таблица VIIД Коэффициенты местного сопротивления (усредненные)
сварных тройников на магистралях насосных систем водяного отопления
Магистраль	Значения KMG							
	для тройников на проходе при Оцр/Осб					для тройников на ответвление при G0TB/Gc6		
	0,6 и менее	10,6—0,7	10,7 —0,8	[о,8—0,9	0,9	0,1—0,2	0,2—0,3	0,3 и более
Подающая Обратная	0,5 3	о.з 1,5 J	0,3 1,2	0,2 0,7	0,2 0,5	5 0	5 1	5 1.5
где о — проводимость участка, равная расходу воды при потере давления на
участке 1 Па, кг/(ч«ПаО«в); проводимость связана с характеристикой сопротив-
ления зависимостью:
O = l/Vs.	(VII. 18)
При соединении отдельных участков в циркуляционное кольцо
общая характеристика сопротивления:
при последовательном соединении N участков
N
•%бщс=’ 2	(VII. 19)
(=1
при параллельном соединении двух участков (характеристика со-
противления ,так называемого узла)
sys-«4+o«)-2;	<v,h20>
т. е. характеристика сопротивления узла параллельных участков
равняется обратной величине квадрата суммы проводимостей участков,
его составляющих, или	' 1
При включении в узел третьего участка с характеристикой сопро-
тивления S3 в формулу (VI 1.20 а) вводится третье слагаемое в скобки
знаменателя — l/]/S8.
Характеристики сопротивления узлов, соединенных последова-
тельно с участками, суммируют с характеристиками сопротивления
этих участков по формуле (VII. 19). Следовательно, характеристика
сопротивления стояка, состоящего из приборных узлов и участков:
Sgt 8=3 У ^УЗ~Ь У; Syg •	(VII.2J)
В сложные узлы могут объединяться параллельно соединенные и
стояки и ветви системы для получения Sc — характеристики сопротив-
ления системы. Тогда потери давления в системе Арс при известном об-
щем расходе воды Gc могут быть найдены по формуле (VII. 14)
, Apc«ScG2.	(VII. 14а)
Гидравлический расчет по удельной потере давления на трение вы-
полняется с невязками потерь давления в смежных циркуляционных
—. 16# —
кольцах. Вследствие этого на практике требуется монтажноналадоч-
ное регулирование систем отопления во избежание нарушения рас-
четного распределения воды по приборам.
Гидравлический расчет по характеристикам сопротивления приме-
няют при повышенной скорости движения воды в системах, когда
возможно использование усредненных значений коэффициентов Л и £.
В результате расчета определяются действительные расход и темпера-
тура воды в ветвях, стояках и приборах систем отопления.
VII.3. ГИДРАВЛИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ ОТОПИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ
При гидравлическом расчете систем отопительные приборы рас-
сматривают как местные сопротивления на пути движения воды. Ото-
пительные приборы всех видрв по характеру движения в них воды раз-
делены на две группы: 1) приборы, имеющие относительно широкие
каналы для протекания теплоносителя (колончатые радиаторы, ребри-
стые и гладкие трубы с каналами диаметром условного прохода от 32
до 100 мм); 2) приборы с трубчатыми нагревательными элементами £>у=
— 15—20 мм (конвекторы, змеевиковые радиаторы и т. п.).
Внутри приборов первой группы наблюдается ламинарный режим
движения воды. Гидравлическое сопротивление таких приборов опре-
деляется главным образом потерями давления при входе и выходе воды
из них. Среднее значение КМС, оценивающее величину этих потерь,
приведено в табл. V 1.
Исследования гидравлического сопротивления колончатых чугун-
ных радиаторов, включенных по проточной схеме снизу-вниз в ветви
горизонтальных однотрубных систем, выявили зависимость КМС та-
ких радиаторов от числа секций (табл. VII 6).
Для отопительного прибора, состоящего из одной проточной ребри-
стой или гладкой трубы, КМС (внезапное расширение и сужение пото-
ка) можно принять равным 1,5 (см. табл. VII 4). Для приборов с па-
раллельно соединенными ребристыми или гладкими трубами значение
приведенного КМС узла может быть вычислено по формуле
^3 = Sy3//1,	(VII.22)
Таблица VII.6. Коэффициенты местного сопротивления проточных
(снизу-вниз) колончатых чугунных радиаторов при о» >0,1 м/с
Диаметр ус- ловного про- хода подводки, мм	Значения КМС при числе секций					
	4	8	12	«6	20	24
15	1,45	1,6	1,7	1,8	1,85	1,85
20	1,5	1,9	2,25	2,6	2,9	3,2
25	1,65	2,2	2,65	3,0	3,25	3,4
32	1,8	2,6	3,7	5,0	6,5	8,0
— 170 —
Та Флип» VII.7. Минимальные (в числителе) и максимальные
(в знаменателе) значения коэффициента местного сопротивления
змеевиковых стальных радиаторов и конвекторов
Тип прибора	Значения КМС при диаметре условного прохода подводки, мм			
	10	1	>5	|	20	1	25
Радиатор стальной панель- ный змеевиковый:	0,8	2,0	6,5	17,4
РСГ-Ы				
	1,2	2,8	9,3	24,8
РСГ-1-2	0,8	1,9	6,2	16,6
			——	
	1,2	2,8	9,2	24,6
Конвектор «Комфорт-20»!	0,4	1,1	3,4	9,1
КН20-К				
	0,9	2,2	7,4	19,8
	0,1	0,3	1,0	2,7
КН20-П	— '		——		
	0,6	1,5	5,0	13,4
Конвектор «Аккорд»:	0,3	0,8	2,8	7,5
КА-к				' 
	0,9	2,1	6,9	18,4
КА-п	0,2	0,5	1,8	4,8
	———.		—	—	—		
	0,7	1,8	5,9	15,8
	0,8	2,0	6,7	17,9
К2А-к	1,8	4,5	14,8	39,5
Конвектор «Ритм»:				
КО20-2.4-К	0,7	1.7	5,8	15,4
КО20-2.4-П	0,5	1.1	3,6	9,5
КО20-1.6-П	0,3	0,8	2,5	6,6
КО20-3,75к	1,0	2,4	7,9	21,1
КО20-3,75п	0,7	1.7	5,7	15,2
где 5у3—характеристика сопротивления узла; определяется по формуле (VII.20)
или (VII.20а) с учетом числа параллельно соединенных груб в приборе, А —
удельное динамическое давление; принимается по табл. VI 1.3 в зависимости от
диаметра подводки к прибору.
Гидравлическое сопротивление приборов второй группы с трубчаты-
ми нагревательными элементами зависит от их длины, так как опреде-
ляется не только местными, но и линейными (по длине греющих труб)
потерями давления в приборах. В табл. V.1 приведены средние значе-
ния КМС таких приборов, принимаемые при гидравлических расче-
тах, когда размеры приборов еще не известны. Более точно значение
приведенного КМС прибора можно установить по формуле (VII.22),
зная характеристики сопротивления труб в приборе. В табл. VI 1.7
даны значения КМС трубчатых отопительных приборов, которые мо-
гут быть использованы для уточнения КМС приборов.
— 171
VIM. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ СИСТЕМ ОТОПЛЕНИЯ ,
ПО УДЕЛЬНОЙ ПОТЕРЕ ДАВЛЕНИЯ ИА ТРЕНИЕ
Гидравлический расчет начинают g расчета основного циркуляци-
онного кольца теплопроводов системы.
Основным считают циркуляционное кольцо теплопроводов, в кото-
ром отношение расчетного циркуляционного давления Дрр к длине
кольца 2/ имеет наименьшее значение:
Api^-App/S/.	(VII.23»
В вертикальной однотрубной системе — это кольце через наиболее
нагруженный стояк среди наиболее удаленных от теплового пункта при
тупиковом движении воды или через наиболее нагруженный средний
стояк при попутном движении воды в магистралях.
В вертикальной двухтрубной еистеме — это кольцо через нижний
отопительный прибор наиболее нагруженного и удаленного от теплово-
го пункта стояка при тупиковом движении воды или наиболее нагру-
женного среднего стояка при попутном движении воды в магистралях.
В горизонтальнойоднотрубной системе многоэтажного здания основ-
ное циркуляционное кольцо выбирают по наименьшему значению Apj
[см. выражение (VI 1,23)1 для циркуляционных колец через ветви на
верхнем и нижнем этажах. Так же поступают при расчете горизонталь-
ной двухтрубной системы с естественной циркуляцией воды, сравнивая
значения Д/?1 для циркуляционных колец через отопительные приборы,
находящиеся на различных расстояниях от теплового пункта 1141.
Для выбора диаметра труб при расчете используют известный рас-
ход и среднее ориентировочное значение потери давления на трение
/?ср, Па/м, в основном циркуляционном кольце:
/?cp=0,65App/SI,	(VII.24)
еде SZ — общая длина последовательных участков, составляющих основное
циркуляционное кольцо, м
При выборе диаметра однотрубных стояков с движением воды сни-
зу-вверх в смещенных замыкающих участках учитывают не только
максимально допустимый расход воды, пользуясь данными табл VII 3,
но и минимально возможный расход воды В табл. VI 1.8 дан минималь-
но возможный расход воды в стояках при радиаторных узлах со сме-
щенными замыкающими участками высотой 0,5 м. Для узлов о прибора-
ми другого вида, особенно при более высоких приборах, минимально
возможный расход воды определяют расчетом.
Если необходимо обеспечить унос воздушных скоплений из верхней
части П-образных стояков, следует ориентироваться на минимальный
расход воды в стояках, который для £)у 15 составляет 140, для Dy 20—
250 и для £)у 25 мм —- 400 кг/ч.
Гидравлический расчет проводят, используя вспомогательные таб-
лицы в справочнике [23], составленные с учетом зависимости коэффи-
циента гидравлического трения Я от режима движения воды. Потери
давления в основном циркуляционном кольце, состоящем из V последо-
вательно соединенных участков, рассчитанные по формуле (VII. 11):
172 -
Таблица V1I.8. Минимальный расход воды при движении ее снизу-вверж
в однотрубных стояках с радиаторными узлами, имеющими смещенные
замыкающие участки (высотой 0,6 м)
Расчетная тем* пература воды в системе tr - h. *0	Диаметр условного прохода труб, мм			Минимальный Расход воды Go*. кг/ч
	стояка	замыкающего участка	подводки	
95—70 105—70	15	15	15	200 220
95—70 105—70	20	15	20	150 170
95—70 105-70	25	20	|	25	310 ЗьО
J9
2 (Rl -f-Z)f-(0,9 4- 0,95) Дрр,	(VII .25)
1
т. е. они должны быть меньше расчетного циркуляционного давления Ар() на 5—
10% (запас, учитывающий дополнительную потерю давления вследствие отступ-
ления от проекта при монтаже системы).
На рио. VII.3 двойными линиями показаны участки основных
циркуляционных колец в тупиковым (рис. VI 1.3, а) и попутным
(рис. VII.3, б) движением воды в магистралях. Цифрами 1 — 7 отме-
чены точки присоединения соответствующих стояков к подающей маги-
страли, цифрами Г — 71 — к обратной магистрали.
Гидравлический расчет основного циркуляционного кольца систе-
мы с тупиковым движением воды дает возможность установить изме-
нение давления по всей длине подающих и обратных магистралей.
Для наглядности при последующих расчетах строят эпюру циркуля-
ционного давления в магистралях. По горизонтали откладывают длину
участков магистралей и отмечают номера стояков, по вертикали на-
носят потери давления на участках магистралей и в стояке (стояк 7 на
рис. VII.3), входящем в основное циркуляционное кольцо (рис. VII.4).
Падение циркуляционного давления по длине каждого участка ма-
гистралей считают равномерным (на рисунке изображено наклонными
сплошными линиями). Общие потери давления на всех участках стояка
7 выражены вертикальным отрезком 7—7*.
По эпюре выявляют располагаемое циркуляционное давление в точ-
ках присоединения к магистралям промежуточных стояков (стояков
1 —6 на рис. VII.4), входящих во второстепенные циркуляционные
кольца, для увязки потерь давления.
При увязке потеря давления в любом промежуточном стояке
S (RI 4- Z)CT должна равняться располагаемому циркуляционному
давлению (выраженному на эпюре разностью давления в точках при-
соединения стояка к магистралям):
Ъ (RI +2)ст -Арр.ст,	(VII .26)
— 173 -
где Дрр сг для двухтрубной системы равно потерям давления (уже известным)
на параллельно соединенных участках, входящих в основное кольцо:
Дрр.Ст~2(Я/+2)ос;	(VII.27)
для однотрубной системы
АРр.ст “2 (Rl 4-Z)ocH“^Pe.CT—^Ре.ос)	(VII.28)
с поправкой на разность естественных циркуляционных давлений.
Например, для стояка 1 (см. рис. VII.3, а) по формуле (VII.27)
APp.CT — J^j	«ы.7 —1'•
В системах с тупиковым движением воды затруднительно при ог-
раниченном сортаменте труб достигнуть выполнения равенства по фор-
муле (VII.26). Поэтому при определении потерь давления в промежу-
точных стояках допускают невязку до 15% с располагаемым циркуля-
ционным давлением.
На рис. VI 1.4 показано, что потери давления в циркуляционных
кольцах различной длины неодинаковы. Наибольшие потери имеют
место в основном циркуляционном кольце через дальний от теплового
пункта стояк 7, наименьшие — во второстепенном кольце через ближ-
ний стояк /. Избыток циркуляционного давления (изображенный на
рисунке ординатой 1' — Г) вызовет, если он превышает 0,15 Д рр.ст,
недопустимое перераспределение количества воды, протекающей в ма-
гистралях и стояках. В результате возникнет горизонтальное разрегу-
лирование системы с отклонением от расчетных расхода и температуры
воды, а также теплопередачи приборов.
Во избежание разрегулирования системы потери давления во всех
циркуляционных кольцах можно привести в соответствие с расчетным
~ 174 —
циркуляционным давлением путем поглощения избытка давления диа-
фрагмами на стояках. Возможен и другой, более рациональный путь:
вычисляют действительные расход и температуру обратной воды в
каждом стояке и вносят исправления в расчетную площадь приборов.
Для этого по располагаемому циркуляционному давлению Дрр ст оп-
ределяют перепад температуры воды в стояках Д/Ст по формуле
А .	Фет ₽1	оп.
АI ст=-----------,	(VII. 29)
сост и Дрр.ст
где пст — проводимость стояка, кг/(ч-Па0,6), определяемая по формулам
(VII.18) и (VII.21).
Перепад температуры воды в промежуточных стояках, как правило,
не должен отличаться более чем на +7 °C от общего перепада темпера-
туры воды в системе.
При гидравлическом расчете системы с попутным движением воды
в магистралях эпюру циркуляционного давления строят после расчета
не только основного, но и еще двух дополнительных циркуляционных
колец — через ближний и дальний (от теплового пункта) стояки. Гид-
равлический расчет дополнительных колец сводится к выбору диамет-
ра новых, не входящих в основное кольцо, участков. При этом увязы-
вают потери давления в параллельно соединенных участках дополни-
тельного и основного колец по формулам (VI 1.26) — (VI 1.28). На-
пример, для расчета новых участков, относящихся к дополнительному
циркуляционному кольцу через стояк 1 (см. рис. VII.3, б), по формуле
(VII.27)
Арр.счЛ
а через стояк 7
APp.CT.7- У, (ДО	«_7'•
В системах с попутным движением воды сравнительно легко при
одинаковой длине циркуляционных колец добиться выполнения ра-
венства по формуле (VII.26), поэтому невязка при расчете допустима
не более ±5%.
На рис. VII. 5 показана эпюра циркуляционного давления в двух-
трубной системе, построенная после гидравлического расчета трех цир-
куляционных колец через средний, ближний и дальний стояки (на ри-
сунке показаны невязки расчета 4' — 4" и 4 — 4м). Незначительные
потери давления в стояках (вертикальные отрезки на рисунке 1—
2—2' и т. д.) характерны для двухтрубной системы.
Давление в подающей магистрали должно быть больше, чем в об-
ра^йбиГОбратное соотношение давления в магистралях выз^ветцирку-
лшнТю охлажденной воды через отопительные приборы — «обратную»
циркуляцию. Это недопустимое явление станет возможным в стояке 2,
если давление в точке 2' обратной магистрали в результате ошибочного
выбора диаметра двух участков магистрали, прилегающих к точке 24,
повысится до давления 2", или в стояке 6, если давление в точке 6 по-
дающей магистрали понизится до давления 6". На рисунке пунктиром
— 175 —
Рис. VII5. Эпюра циркуляционного дав-*
ления в двухтрубной системе отопления в
попутным движением воды в магистралях
(7—7 — номера стояков)
Рис. VI 1.6. Схемы нетицовых однотрубных
узлов
а — $ ответвлением к прибору, удаленно-
му от стояка; о —с приборами различного
вида; St и S3 — характеристики сопротив-
ления параллельно соединенных участков
между точками А и В
Рис VI 1.7. Изменение коэффициента за-
текания воды а в отопительные приборы
однотрубных стояков с замыкающими
осевыми (/) и смещенными (2) участками
при движении воды в стояках в количест-
ве Ост сверху вниз (сплошные линии) и
снизу вверх (пунктирные линии)
показано изменение давления в участках магистралей, вызывающее
«обратную» циркуляцию воды через отопительные приборы стояков
2 и 6
Гидравлический расчет промежуточных стояков (стояки 2, 3, 5, 6
на рис. VII.3, б), входящих во второстепенные циркуляционные
кольца, подобен расчету аналогичных стояков в системе с тупиковым
движением воды.
Для надежного сохранения расчетной пропорциональности рас-
пределения воды между стояками в течение отопительного сезона, т. е.
для обеспечения горизонтальной устойчивости системы, потери давле-
ния в стояках необходимо принимать не менее 70% общих потерь дав-
ления в рассчитываемом кольце (не считая потерь давления в головных
участках системы). Эпюры циркуляционного давления при относитель-
но низких потерях давления в магистралях и высоких в стояках схема-
тично показаны штрихпунктирными линиями на рис. VII.4 и VII.5.
Подобный вид сравнительно легко можно придать эпюре однотрубной
системы отопления многоэтажного здания. В двухтрубной системе для
этого потребуется искусственно увеличить потери давления в стояках
путем установки кранов повышенного сопротивления на подводках к
приборам, что, кроме того, будет способствовать повышению верти-
кальной тепловой устойчивости двухтрубных стояков.
— 176 —
При гидравлическом расчете вертикальных однотрубных систем
каждый стояк рассматривают как один общий расчетный участок. Если
применяют унифицированные приборные узлы, то потери давления в
них определяют по Sya (см. п. VII.6) или суммам КМС, приведенным в
справочной литературе. Лишь для нетиповых стояков в отдельных слу-
чаях приходится рассчитывать распределение потоков воды в трубных
узлах, состоящих из неравных по диаметру и длине параллельных
участков.
В таких случаях (рис. VI 1.6) используют зависимость расхода
воды от проводимости участков и вычисляют отношение расходов
воды Gi и 6а в параллельных участках:
Gi Of
То’	(VII .30)
где ffj и — проводимости параллельных участков между точками А и Б,
кг/(ч-Па0,й); определяются по формуле (VII. 18).
При гидравлическом расчете однотрубных стояков е замыкающими
участками количество воды, затекающее в отопительные приборы, при-
нимают по таблице в справочнике [231. В нетиповых случаях количест-
во затекающей воды рассчитывают.
Отношение расходов воды в приборе Gup и в стояке Gcr называют
коэффициентом затекания воды в прибор:
a = Gnp/GCT.	(VII. 31)
Следует стремиться к повышению коэффициента затекания: чем
больше а, тем выше будет температура воды в приборе и меньше его
площадь.
Значение коэффициента затекания зависит прежде всего от направ-
ления движения и расхода воды в стояках: при движении воды сверху-
вниз а возрастает по мере сокращения ее расхода, при движении воды
снизу-вверх — уменьшается (рис. VII.7). Поэтому в последнем слу-
чае устанавливают минимально возможный расход воды в стояке (см.
табл. VII 8), при котором еще допустимо применение замыкающих уча-
стков у приборов (GMI1H на рис. VII.7). Например, если диаметр труб
стояка, замыкающих участков и подводок 15 мм, то при расходе воды
менее 200 кг/ч следует переходить к однотрубному стояку с трехходо-
выми кранами и обходными участками.
Значения коэффициента затекания воды повышаются в следующих
случаях: при смещении замыкающего участка от оси стояка (см. рис.
VII 7), увеличении диаметра и сокращении длины подводок к прибору,
уменьшении диаметра замыкающего участка (вследствие этого, напри-
мер, можно сократить Смин до 150—170 кг/ч, если замыкающий учас-
ток имеет £)у 15 мм при диаметре труб стояка и подводок 20 мм).
При гидравлическом расчете подводок к приборам однотрубных
стояков с замыкающими участками располагаемое циркуляционное
давление, действующее в малом циркуляционном кольце, определяют
по формуле
АРр. мал—(/?/+^)з.у ± Дре, мал»	(VII.32)
— 177 —
Рис VI18. Схема вертикальной однотрубной системы водяного отопления с верхней развод-
кой и тупиковым движением воды в магистралях
1 — родоструйный элеватор; 2 — воздухосборник; 3 и 4 — центры охлаждения воды соответ-
ственно в стояках и приборах, ц к —центр нагревания воды
где L (Rl + Z)3 у — потеря давления в замыкающем участке, известная из гид-
равлического расчета стояка, Дре Md>1 — естественное циркуляционное давление
в малом циркуляционном кольце по формуле (VI 38) или (VI.38а); знак плюс
соответствует движению воды в стояке сверху вниз, знак минус—снизу вверх,
Если при гидравлическом расчете стояка значения коэффициента
затекания воды а выбраны правильно, то потери давления в подводках
к приборам должны равняться величинам Дрр мал по формуле (VII 32),
т. е будет достигнута увязка действующих давлений В противном слу-
чае находят путем повторных расчетов фактические значения а, не-
обходимые для уточнения площади приборов.
— 178 —
Пример VII. 1. Выполним гидравлический расчет основного циркуляцион-
ного Кольца вертикальной однотрубной системы водяного отопления трехэтаж-
ного здания, присоединенной через водоструйный элеватор к наружным тепло-
проводам, при параметрах теплоносителя 4 ® 150° G, tv = 95° С, = 70° (1
Тепловое нагрузки приборов и участков (Вт), длины участков указаны на схеме
(рис. VII.8). Приборы (радиаторы РСВ) установлены у световых проемов, при-
соединены к стоякам без уток со смещенными оёходными участками на III эта-
же, с осевыми замыкающими участками на II и со смещенными замыкающими
участками на I этаже.
Основное циркуляционное кольцо выбираем при тупиковом движении воды
в магистралях через стояк 2; длина кольца 56 м (принимая, что правая часть сис-
темы значительно длиннее левой).
Расчетное циркуляционное давление по формуле (VI 1.2), пренебрегая
АРе.тр как незначительной величиной:
Дрр =Дрн 4~ Дре.пр =5900 4-980 = 6880 Па
(701 кгс/ма),
принимая Дри = 5900 Па и определяя по формуле (VL36)
0,64-9,81
Дре.пр = *	180" (1600-34-1100-64-1800.9,25) 3600.1,1.1,06 =980 Па,
при расходе воды в стояке по формуле (VI 1.5)
4500.3600-1,1-1,06
4187 (95—70)
= 180 кг/ч.
Средняя удельная потеря давления на трение по формуле (VIL24)
/?сР —
0,65-6880
56
=80 Па/м.
Результаты гидравлического
в табл VII 9
Запас давления в основном
расчета (по табл, в [1] и [23]) сводим
циркуляционном кольце
6880—6245
6880
100=9,2%
удовлетворяет условию, выраженному формулой (VI 1.25).
При расчете приняты коэффициенты местных сопротивлений на участках
(по табл. VII.4 и табл. 46.14—46.16 в [23]):
участок Г.
вентиль Dv 32 мм .	.	•	9,0
отводы Dy 32 мм (3 шт)	.	. » «	» а . » « . 0,3-3=0,9
2gi=9,9
участок 2:
тройник на растекании при О0тв = (?отв/Оств=500/1320=0,38	10,1
кран пробочный проходной Dy 25 мм .	. . . . .	.1,5
zu=n,6
участок 3:
тройник на проходе при Gnpox ~ 180/500=0,36	•	09	.	4,8
воздухосборник			•	а	»	•	1,5
отводы Dy 15 мм (4 шт.) .	...»	< • •	. 0.8 4=3,2
тройник на проходе при Оор0х=1 «...	« » «	.	0,7
радиатор РСВ при Dy 15 мм	•	«	я	.	0,6
кран трехходовой Dy 15 мм при проходе ,	.	• » •	.	3,5
		14,3
— 179 —
Таблица VI 1.9. Гидравлический расчет основного циркуляционного
кольца системы
Данные по схеме				Принято						
номер участке	Q, Вт	G, Ki /ч	(, м	Оу. мм	W, м/с	Л, Па/м	JW. Па		Z, Па	
1	33 000	1320	15	32	0,365	65	975	9,9	649	1624
2	12500	500	б	25	0,24	4п	225	11,6	329	654
3	4 500	180	14	15	0,265		1358	14,8	494	1852
4 5	4500	120 180	0.5 3	15 15	0,175 0,265		291	2,3 0,8	34 28	57 319
6	—	90	0,5	15	0,135	28	14	7,4	67	81
7	4500	180	6,5	15	0,265	97	631	6,4	221	852
8	12500	500	9	25	0,24	45	405	10,3	292	697
9	33000	1320	2	<0	0,28	30,5	61	0,8	31	92
10	—	007.5	0,5	32	0,25	52	16	3.3	101	117
		5b				2/?/ =	= 3999	EZ =	2246	6245
(636,6 кгс/м»)
Примечание Расход воды на участке 4 при а«=0,33 (по табл, в (23])
буде! равен G,= (1—0,33) 180=120 кг/ч Расход воды на участке 6 при а=0,5
составит G6—0,5-180=90 кг/ч. Расход воды на участке 10 при коэффициенте
смешения и=2,2 будет равен: Ою«=С|П/(!+«) =1320-2,2/3,2»= 907,4 кг/ч.
участок 4:
два тройника на проходе при <жПрож = 1— а«1— 0,33 =
=0,67 ....................................................^=1,142»	2,3
участок 5:
отвод Dj IS мм ............	£э—0,8
участок 6'
тройник на ответвлении при GOtb = 1—0,5=0,5 и делении по-
тока .................. ........	5,4
то же, при слиянии потоков.. ....2,0
^в«7.4
участок 7:
отводы Dy 15 мм (2 шт]	08 2 = 1,6
тройник на проходе при Сир ох—0,36 .	.	.4,8

участок &
отводы Dy 25 мм (2 шт).........................  .	.0,5 2=1,0 '
кран пробочный проходной D? 25 мм ....	.	1,5
тройник на противотоке при G0TB=500/1320=0,38 7*8
Хь»=10,3
— 180 -
участок 9:
отвод Dy 40 мм . . ... .	«	0,3
задвижка Dy 40 мм £ . . . . . , ,	.	,0,5
2£9=0,б
участок 10'.
тройник на ответвлении при GoTB=907,5/1320 = 0,7 в делении
потока ....	................................Сго=3.3
Пример VII.2. Определим располагаемое циркуляционное давление и сред-
нюю удельную потерю давления на трение для гидравлического расчета второ-
степенного циркуляционного кольца системы отопления, изображенной на
рис. VII.8.
Гидравлический расчет второстепенного кольца через стояк 1 сводится в дан-
ном случае к расчету самого стояка 1. Располагаемое циркуляционное давление
для расчета стояка 1 определяем по формуле (VIL28)
^Pp.ct.i я2 (fl/ ~Ь^)з—7_1“(ДРе.ст.1 "““^Ре.ст.г) в3161 +(1027 —980) =3208 Па.
0,64.9,81
где Аре.ст>1=—7-——-(2500-3+1900.6-4-3600-9.25) 3600.1,1.1,06 = 1027 Па.
4187 «820
Среднее значение потери давления на трение Rov вычисляем по формуле
(VII.24) при 2/ = 15,5 м:
flop = 0,65.3208 < 15,5 = 135 Па/м.
В результате гидравлического расчета аналогично расчету в примере VII.I,
определяем = 20 мм, d3, у =» <1пОДВ *“15 мм.
Пример VI 1.3. Выполним гидравлический расчет малого циркуляционного
кольца отопительного прибора на II этаже в стояке 2 системы отопления, изобра-
женной на рис. VI 1.8. Расход воды в стояке GCT = 180 кг/ч.
Располагаемое циркуляционное давление определяем по формуле (VI 1.32)
при движении воды сверху вниз:
Арр.мял-Х(А/+2)3.у + Дре.мал=57 +29 =86 Па,где S(flZ+Z)a,y=S(A/+Z)4=
=57 Па (по табл. VII.9)
исходя из коэффициента затекания воды в прибор а = 0,33}
А/?е,мал “9,5{jgdnp (/вх~“^ных) = 0,5.0,64*9,81.0,5.18,4=29 Па по
формуле (VI.38);
,	, Qnpt4P. 1100.3600.1,1.1,06
с0„р	4187.0,33.180	•	'
Результаты гидравлического расчета (по табл, в [23]) сводим в табл, VTT.10.
Коэффициенты местных сопротивлений (по табл. VII.4 и 46.14 в справочнике
[23]):
тройник на ответвлении при а=0,33 и делении потока •	•	11,1
то же, при слиянии потоков	—1,6$
радиатор РСВ при Dt 15 мм ........	•	0,6
кран КРП Оу 15 мм . .	, . . 9 « • . .	.	.	3,5
13,55
Получено. S (А/ + Z)ao№ < Дрр. Мал.
Следовательно, действительный коэффициент затекания воды будет несколь-
ко больше принятого при расчете. Невязка не превышает 15%, поэтому]расчет ос-
тавляем без изменения.
181 —
Таблица VII.10. Гидравлический расчет подводок к прибору
на втором этаже
Данные но схеме				Принято						
номер участка	IQ, Вт	G, кг/ч	м	Оу мм	w, м/с	R, Па/м	RI, Па		Z, Па	Па
11	—-	60	2	15	0,09	10,3	20,6	13,55	54	74,6
При гидравлическом расчете стояков двухтрубных систем отопле-
ния исходят из необходимости увязки потери давления на параллель-
но соединенных участках [согласно формуле (VII. 12)] с учетом разно-
сти естественного циркуляционного давления для приборов, размеща-
емых на различных этажах.
На рис. VII.9 изображены двухтрубные стояки систем с верхним
(рис. VII.9, а) и нижним (рис. VI1.9, б) расположением подающих ма-
гистралей. Двойными линиями отмечены участки, потери давления на
которых известны из предшествующего расчета колец через приборы
на I этаже. Располагаемое циркуляционное давление для расчета но-
вых участков, обеспечивающих водой приборы на II этаже, парал-
лельно соединенных с рассчитанными участками:
при верхнем расположении подающей магистрали
А^‘в = 21 л2 +	(Ро-Рг);	(VII.33а)
при нижнем расположении магистралей
^рн	(р,-рг).	(VII.336)
Вторые слагаемые учитывают дополнительное естественное цирку'
ляционное давление по формулам (VI.42) и (VI 1.4). Видно, что ApJ’H <
< Ар“в за счет потерь давления на участке 11. С другой стороны, но-
вых расчетных участков при нижнем расположении магистралей боль-
ше (три участка — 21, 22 и 23 между точками А и Б на рис. VI 1.9, б),
чем при верхнем (два участка — 22 и 23 между точками А и Б на рис.
VJJ-9, а) Следовательно, вероятность увязки располагаемого и поте-
рянного давлений в системе с нижними магистралями значительно
выше. Поэтому при насосной циркуляции воды в многоэтажных зда-
ниях применяют если не однотрубные, то двухтрубные системы с ниж-
ним расположением магистралей, а двухтрубные системы с верхней
подающей магистралью используют ограниченно — лишь в малоэтаж-
ных зданиях.
Следует отметить, что величины располагаемого циркуляционного
давления, найденные по формулам (VII.33 а) и (VII. 33 б), недостаточ-
ны для выбора малых диаметров двухтрубных стояков. Диаметры сто-
яков при этом преувеличиваются, скорость движения воды преумень-
шается. Стояки получаются «телескопической» конструкции — смеж-
ные этажестояки составляются из труб различных диаметров. Вслед-
ствие этого в двухтрубных системах отопления требуется пусконала-
— 182 —
Рис VI1.9. Схемы двухтрубных стояков с расчет-
ными участками в системах водяного отоплении
верхним расположением подающей машстрали
а) в с нижним расположением обеих магистра-
лей (б)
дочное регулирование для
обеспечения достаточной вер-
тикальной гидравлической и
тепловой устойчивости в ра-
боте.
Очевидно, что при изло-
женном традиционном гид-
равлическом расчете двух-
трубных стояков фактически
без использования насосного
давления невозможно создать
малометалльные, устойчивые
в действии системы отопле-
ния (см. гл XI).
При гидравлическом рас-
чете ветвей горизонтальных
однотрубных систем необхо-
дим предварительный расчет
отопительных приборов, так
как расчетная длина участков
в ветвях зависит от длины приборов. Длину приборов можно опре-
делять ориентировочно по усредненной теплопередаче на 1 м длины
(см табл. V. 3)
Отопительные приборы с трубчатыми нагревательными элемента-
ми Dy — 15 4- 20 мм включаются в каждую горизонтальную ветвь
как последовательно соединенные расчетные участки (см. рис. 1.4).
Отопительные приборы с каналами уменьшают длину соединяющих
их труб (см. рис. 1.4), длина замыкающих участков под приборами за-
висит от длины приборов (см рис. V. 17).
Основное циркуляционное кольцо горизонтальной однотрубной си-
стемы многоэтажного здания выбирают с помощью выражения (VII.23).
Для придания системе вертикальной гидравлической и тепловой ус-
тойчивости в действии при гидравлическом расчете исходят из условия
Арвет АРе.макс»
(VII. 34)
которое означает, что потери давления в горизонтальной ветви не
должны быть меньше максимального значения естественного циркуля-
ционного давления, возникающего при охлаждении воды в приборах
на верхнем этаже здания 1см. формулу (VI.43)]. При этом скорость дви-
жения воды в трубах ветви должна превышать 0,25 м/с для обеспече-
ния надежного уноса воздуха.
Если основное циркуляционное кольцо выбрано и рассчитано через
горизонтальную ветвь I этажа, то располагаемое циркуляционное дав-
ление для гидравлического расчета новых параллельных участков,
соединяющих приборы II этажа с горизонтальной ветвью приборов I
этажа, определяют по формуле (VI 1.33 а) или (VII.33 б), причем поте-
рей давления на участке 12 в формуле будет потеря давления во всей
горизонтальной ветви 1 этажа.
— 183 —
Таблица VII.11. Приведенные коэффициенты местного сопротивления
радиаторных узлов £у3 в горизонтальной однотрубной системе отопления
Радиаторный узёл
Узел радиатора с обходным
участком и краном КРТ
Узел радиатора с унифици-
рованным обходным участ-
ком и краном КРТ
4
Узел радиатора с замыкаю-
щим участком и краном
КРП
Условный диаметр труб, мм
di
d,
d,
Средне#
•иаченяв
Уз
15
20
25
15
20
25
25
15
15
20
20
25
25
15
20
25
15
20
25
12,8
9,6
28,0
15
20
20
25
15
15
15
20
20
25
15
20
25/20
25
15
20
20
20
20
20
10,2
9,5
20,2
10,5
2,6
1,0
6,1
1,9
7,0
1,5
Примечание. В эскизах сплошными линиями показаны трубы, потери
давления в которых включены в значения £у3
Если основное кольцо выбрано и рассчитано через горизонталь-
ную ветвь верхнего N-ro этажа, то располагаемое циркуляционное дав-
ление для гидравлического расчета лежащей ниже горизонтальной вет-
ви (N — 1)-го этажа будет равно:
АРр	(Р “Рг)»	(VII.35)
где £ (/?/ + Z)n — потеря давления (ранее вычисленная) на участках, парал-
лельно соединенных с новой ветвью, Па; hN — вертикальное расстояние между
условными центрами охлаждения воды в ветвях N-ro и (N — 1)-го этажей, м.
При гидравлическом расчете горизонтальных однотрубных систем
потери давления в радиаторных узлах находят по приведенному коэф-
фициенту местного сопротивления узла £у3 (табл VII. 11).
Потери давления в приборных узлах, элементы которых располо-
жены в несколько рядов или ярусов, определяют по приведенному ко-
эффициенту местного сопротивления, значение которого вычисляют по
формуле (VII.22). При этом КМС отдельного прибора принимают по
табл. V.1, VII.6 или VII 7.
— 184 -
Невязка потери давления в параллельно соединенных горизонталь-
ных однотрубных ветвяХ допустима до 15%.
।
Пример V1I.4. Выполним гидравлический расчет двух горизонтальных одно-
трубных ветвей системы с нижним расположением обеих магистралей для отоп-
ления помещений на верхних этажах многоэтажного здания при расчетной тем-
пературе воды /р — 95°С, t0 = 70°С (рис. VII. 10). Отопительные приборы: на
верхнем этаже—чугунные колончатые радиаторы типа М-140-АО, на ниже-
расположенном — стальные плинтусные конвекторы типа КП.
Гидравлический расчет горизонтальной ветви верхнего этажа. Расход воды
в ВетвИ при тепловой нагрузке (с учетом коэффициентов и 04) 7000 Вт
(6000 ккал/ч) по формуле (VI 1.5) будет равен:
Принимаем диаметр ветви и радиаторных проточно-регулируемых узлов
£)у	20 мм.
Находим предварительное число секций каждого радиатора, пользуясь табл.
V.3 (см. рис. VII. 10), и вычисляем общую длину двух участков стояков и
меЖрадиаторных участков ветви, равную 25,7—(3,4 + 0,45*5) = 20 м (прини-
мая длину горизонтальных частей подводок к радиатору 0,45 м).
Сумма коэффициентов местных сопротивлений в ветви по таблице в работе
[23]:
два тройника на проходе при бПроХ=0,6 . .	.	. . 1,4 -2=2,8
два проходных крана D, 20 мм (по табл. VII 4) .	.	. , 3-2=6,0
два отвода D? 20 мм (по табл VII.4) . .	.... 0,6-2= 1,2
пять радиаторных узлов Dy 20 мм (по табл. VII.11)	. . 9,6-5=48,0
тройник спускной на проходе при Gop0x=l .	.	.	0,7
SCB=58,7
Характеристика сопротивления ветви по формуле (VII. 16) и табл, VIL3:
SB = 3,19(1,7.20 + 58,7) 10“«=295,7-10-4 Па/(кг/ч)«.^
- 185 —
Потеря давления в ветви по формуле (VII. 14)
Арв=295,7-10-4-2402-=1703 Па(174 кгс/м»).
Гидравлический расчет горизонтальной ветви нижележащего этажа; Распо-
лагаемое циркуляционное давление по формуле (VII.35)
Ар» = 1703 —0,4.9,81.3.0,64(95 — 70)=1475 Па(150 кгс/м»).
Расход воды в ветви при тепловой нагрузке 4650 Вт (4000 ккал/ч), считая
/г - t0 = 25°С:
По предварительному тепловому расчету, используя табл. V.3, принимаем
установку плинтусных конвекторов типа (5 1ф в дна яруса и длину конвектор-
ных блоков; первых двух — 1,5 м, последующих — 1,75 м (см. рис. VII. 10).
Предполагаем, что через нфкн$де трубу конвектора с регулирующим венти-
лем протекает 40% (коэффициент затекания воды = 0,4), а через верхнюю —
60% общего расходи воды„в ветви.
Получаем по отдельному расчету характеристики сопротивления отдельных
труб Оу 15 мм, а также их проводимости по формуле (VII. 18):
для конвекторных блоков длиной 1,5 м:
S1=293-10-4 при /! = 1,85 м,о1=5,85;
S2 = 149-10-1 при /2=?,1 м, о2 =8,2;
для конвекторных блоков длиной 1,75 м:
5* =302.10—4 при /х=2,1 M,ot=5,75;
S2 = 151.1O“4 при /8=2,35 м,о2=8,07.
Тогда характеристики сопротивления конвекторных блоков по формуле
(VI 1.20):
1
S ---------------=51.10-*;
1 °	(5,85+8,2)2
S. 7,=--------:------=52,5.10-*,
!’75	(5,75+8,07)2
Проверяем правильность ранее выбранного коэффициента затекания для од-
ного из блоков по преобразованной формуле (VII.30) [см. формулу (VII.36)]:
«.=-----+—= 0,42(«0,4).
1+ —
5,85
Общая длина прямых участков ветви без длины конвекторных блоков — 10 м
(см. рис. VII. 10).
Сумма коэффициентов местных сопротивлений в ветви [23]:
два тройника 20X15 мм на ответвлении при (70ХВ= 160/400 =
=0,4 при делении и слиянии потоков ....... 3+1 =4,0
два проходных крана Dy 15 мм (по_табл. VII.4) .... 3,5-2=7,0
тройник спускной на проходе при оир0х = 1	.	•	0,7
11,7
Характеристика сопротивления ветви по формулам (VII. 16) и (VII.19) и дан-
ным табл. VIL3:
Se = [l0,6(2,6-10+11,7)+51.2+52,5-3] 10-*=659,Ы0-*.
— 186 —
Потеря давления в ветви по формуле (VII. 14)
Лрн=659,1-10~М602 = 1687 Па (172 кгс/м2).
Невязка составит
1475 — 1687
----—------100 = —14,4 < 15% .
1475
При фактическом расходе воды в ветви
гФ	1 /”1475-104	,
\5Н/ Г 659,1
температура обратной воды понизится до
А 4650-3600
^=95——_ -	= 95 —26,7 =68,3е С (A/BeT=26,7Q С).
41 о/ •14У,О
На основании гидравлического расчета выполняют окончательный
тепловой расчет отопительных приборов с учетом теплоотдачи труб.
Гидравлический расчет двухтрубных систем отопления с нижним
расположением магистралей и кранами повышенного сопротивления на
подводках к приборам проводят аналогично рассмотренному выше гид-
равлическому расчету горизонтальных однотрубных систем.
VII.5. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ СИСТЕМ ОТОПЛЕНИЯ
ПО ХАРАКТЕРИСТИКАМ СОПРОТИВЛЕНИЯ
Гидравлический расчет выполняют, используя постоянные значе-
ния коэффициента гидравлического трения А при турбулентном движе-
нии воды в шероховатых трубах (см. табл. VI 1.3) и усредненные зна-
чения коэффициента местного сопротивления сварных тройников
(см. табл. VII.5). Данные условия характерны для насосных систем
отопления со скоростью движения воды в трубах 0,8 м/с и более.
Гидравлический расчет подобных систем основан на заданной про-
водимости стояков и сводится к распределению воды, циркулирующей
в системе, между ее частями и стояками. В расчете используют пропор-
циональность проводимости и расхода воды в циркуляционных коль-
цах, возникающую вследствие равенства потери давления в них. Рас-
чет предопределяет полную увязку потери давления в циркуляцион-
ных кольцах через все части и стояки системы.
При гидравлическом расчете систем с высокой скоростью движения
воды практически допустимо в большинстве случаев не считаться с вли-
янием естественного циркуляционного давления на распределение во-
ды по стоякам и приборам и принимать значения коэффициентов зате-
кания воды постоянными, зависящими только от соотношения проводи-
мостей участков, составляющих трубные и приборные узлы.
Преобразовав формулу (VI1.30), получим выражение для определе-
ния коэффициента затекания воды в один из участков узла, состоящего
из двух параллельно соединенных участков:
=   ------=-------- •	(VII. 36)
Ооощ °1+°2	, I
— 187 —
или
«1-
(VII. 36а)
В более общем случае коэффициент затекания воды в один из па-
раллельно соединенных участков
ai=__£L_ _---------!---------.	(VII.37)
Sctj	о2+ 4"a/v
oi
Можно также отказаться от проверки расход* воды в подъемных и
верхних частях П-образных стояков, связанной о требованиями восста-
новления нормальной циркуляции воды после отключения приборов и
уноса воздушных скоплений.
Гидравлический расчет систем по характеристикам сопротивления
при скорости движения воды 0,3—0,8 м/с приводит к преуменьшению
линейных потерь давления на 5—10%
Для отопления многоэтажных зданий в настоящее время наиболее
часто применяют вертикальные однотрубные системы, разделенные'* на
пофасадные части с тупиковым движением воды в магистралях. Рас-
смотрим способ гидравлического расчета таких систем отопления.'
Тепловую нагрузку стояков рекомендуют по возможности выравни-
вать, проверяя соотношение нагрузок и проводимостей стояков пб вы-
ражению
^ст б
^CI.M
°ст м	.
-------<< 1,4,
®от б
(VII. 38)
где QCt $ и <2ст.м — наибольшая и наименьшая тепловые нагрузки стояков'си-
стемы, ост б и о'т м — ориентировочные проводимости тех же стояков
Ориентировочная проводимость стояка, зависящая от конструкции
стояка и приборных узлов, от типа приборов и числа этажестояков ,< оп-
ределяется по формуле
СТСТ^°Р ^2 ^з»
(У II. 39)
где Ор — проводимость стояка с проточно-регулируемыми радиаторными узла-
ми, принимаемая по табл. VI 1.12 в зависимости от числа последовательно соеди-
ненных этажестояков.
Поправочный коэффициент kt вводится в формулу (VI 1.39) в тех
случаях, когда вместо радиаторов чугунных секционных и РСВ при-
меняются конвекторы «Комфорт», «Аккорд», «Прогресс» (kt = 0,65)
или конвектор КП (kt — 0,85)
Поправочный коэффициент k2 в формуле (VII 39), отражающий вли-
яние на проводимость стояка его конструкции и диаметра, принимается
равным:
— 188 —
Таблица VII.12. Проводимость ор однотрубного стояка
с односторонними проточно-регулируемыми радиаторными узлами
Число ►тяжей W	Ор, кг/(ч.Па0»8). при Dy, мм		Число этажей N	Ор. кг/(ч Па0.6), при Dy, мм	
	1Б	20		16	20
8	3,7	6,7	15	1,9	3,5
4	3,5	6,4	16	1,8	34
5	3,2	5,8	17	1,8	3,3
6	2,9	5,3	18	1,7	3,2
7	2,6	4,8	19	1,7	3,1
8	2,5	4,6	20	1,6	3,0
9	2,4	4,4	21	1,6	3,0
10	2,3	4,2	22	1,6	2,9
11	2,2	4,0	23	1,6	2,9
12	2,1	3,8	24	1,5	28
13	2,0	3,7	25	1,5	2,7
14	1,9	3,6			
для прямого или П-образного стояка с односторонним присоедине
нием отопительных приборов..............
для П-образного стояка е «холостой» подъемной частью
Ч-образного стояка •	•
Т- f >	•	••••••••••••
парного »...................
1,0
1,2
1,3
1,7
2,2
При двустороннем присоединении отопительных приборов и диамет-
ре труб стояка и подводок (dCTxdD) принимают следующие значения
dCTXdn, мм . . . 20X15 25x15 32X15	20x 20 25x 20 32x 20
k2 . ............. 0,9	0,97	1,0	1,34	1,66	1,82
Поправочный коэффициент k3 в формуле (VII.39), учитывающий
применение в приборных узлах проходных регулирующих кранов
вместо трехходовых, принимается равным:
для приборного узла с трехходовым краном ....... 1,0
с проходным краном при осевом замыкающем участке . . . .1,7
с проходным краном при смешенном замыкающем участке . . .1,25
Пример VI1.5. Определим ориентировочную проводимость и потерю дав-
ления в прямом однотрубном стояке Dy 20 мм с осевыми замыкающими участками
д двусторонним присоединением конвекторов «Комфорт-20» в 10-этажном здании,
$»сли расход воды в стояке составляет 620 кг/ч.
Ориентировочная проводимость стояка по формуле (VI 1.39)
Ост=4,2-0,65-1,34-1,7=6,2 кг/(ч-Па0,6)
кг/ч
19 д-------------
(кгс/м2)0,5
Потеря давления по формуле (VII. 17)
дРстг=/-б«1_Л = (—) =10000 Па(Ю20 кгс/м2).
\ Ост /	\6’2/
— 184 —
Скорость движения воды в трубах. Для обеспечения тепловой ус-
стойчивости систем отопления рекомендуют, как известно, повышать ги-
дравлическое сопротивление стояков. При повышении скорости движе-
ния воды гидравлическое сопротивление стояков возрастает быстрее,
чем сопротивление магистралей, и выполнение указанной рекоменда-
ции не встречает затруднений. Известно, однако, ограничение скоро-
сти по акустическим требованиям.
Скорость движения воды в трубах может быть установлена исходя
из ориентировочного расхода воды по формуле
GA0,5
(VII.40)
в системе единиц МКГСС
GA0,5
w =—-—,	(VII. 40а)
1дг А — удельное динамическое давление, Па/(кг/ч)2, определяемое по табл.
VIL3, G — ориентировочный расход воды, кг/ч.
Пример VII.6. Определим скорость движения воды в стояке по условиям
примера VII.5.
Скорость движения воды в стояке Dy 20 мм по формуле (VII.40)
или в системе единиц МКГСС
Расходы воды при скорости движения, равной 1 м/с, приведены в табл. VII.3.
Они могут быть использованы в качестве ориентира при выборе диаметра груб.
Диаметр труб стояков. В вертикальных однотрубных системах
применяют приборные узлы и стояки, изображенные на рис. VI.29—
VI.31. Стояки по конструкции и диаметру труб в одной системе ре-
комендуют унифицировать. Для увеличения проводимости отдельных
стояков с повышенной тепловой нагрузкой можно использовать: при-
борные узлы с замыкающими участками вместо обходных; парные сто-
яки с отопительными приборами, присоединенными через этаж; стоя-
ки с параллельной транзитной трубой до среднего этажа (Ч-образные
стояки); П-образные стояки с транзитной («холостой») подъемной ча-
стью; стояки с одной подъемной и двумя опускными частями (Т-образ-
ные стояки).
Во избежание повторного гидравлического расчета систему констру-
ируют после проведения прикидочного расчета потери давления в вы-
бираемых стояках по формуле
,	/ Gc \а
^СТ= ГУ ’	(VII.41)
\ iaCT /
где Gc — расход воды в системе, кг/ч; 2о'т — общая ориентировочная прово-
димость всех стояков системы, которая определяется суммированием проводи-
мостей каждого отдельного стояка, вычисленных по формуле (VII.39).
— 190 —
Более точно можно выб-
рать диаметр труб стояков,
а также магистралей, если
задано насосное циркуляци-
онное давление Дрн.
Тогда при гидравлическом
расчете системы с тупиковым
движением воды в магист-
ралях выявляют основное
циркуляционное кольцо. За-
тем вычисляют расчетное цир-
куляционное давление Дрр
(см. п. VII. 1), определив ес-
Таблица VII.13. Выбор диаметра
основных стояков (форма)
Стояк
Д/с4-5°
Л/с
Д/с—5°
Дальний
Средний
Ближний
тественное циркуляционное давление для стояка, включенного
в ос-
новное кольцо.
Находят 7?ср в основном циркуляционном кольце по формуле ( VII.
24). Далее для основных типов стояков (обычно трех — назовем их
дальний, средний и ближний) и каждого участка магистралей вычис-
ляют удельную характеристику сопротивления 8УД, Па/м (кг/ч)2
1(кгс/м2)/м(кг/ч)21:
(VIL42)
У* op
где /?ср — средняя удельная потеря давления на трение, Па/м [кгс/(ма-м)))
буч Ор — ориентировочный расход воды на участке, кг/ч, определяемый по фор-
муле (VI 1.5).
Результаты расчетов вносят во вспомогательные табл. VI 1.13 и
VII. 14 и, сопоставляя полученные значения 8УД с величинами 8УД для
стандартных диаметров труб (см. габл. VI 1.3), назначают диаметры
труб стояков и участков магистралей.
При выборе диаметра стояков по табл. VI 1.13 принимают ближай-
ший меньший диаметр труб. Возможна конструкция стояка из труб
двух смежных диаметров.
При выборе диаметра участков магистралей принимают ближай-
ший больший диаметр труб, имея в виду нормативное требование обес-
печить повышенное сопротивление стояков (потери давления не менее
70% общих потерь) по сравнению с суммарным сопротивлением участ-
ков магистралей (без учета головных участков системы).
Таблица VII.14. Выбор диаметра участков магистралей (форма)
Момер участка	Тепловая нагрузка Оуч, Вт(ккал/ч)	Перепад температуры воды А/с. ®С	Ориентиро- вочный рас- ход воды Gyu ор, кг/ч	Удельная характери- стика сопро- тивления $уд 104	Диаметр трубы dyH. мм
					
- 191 —
Скорость движения воды при выборе диаметра труб проверяют по
формуле (VII.40) или по табл. VI 1.3 по расходу воды при скорости
1 м/с. Если, например, ориентировочный расход воды в трубе £>у15
составляет 500 кг/ч, то скорость движения воды w = 500: 685 =
= 0,73 м/с.
При тупиковом движении воды в магистралях допустимо, как из-
вестно, отклонение перепада температуры воды в стояках на 7®С от
принятого перепада 1ля системы. На основании этого найдёйо, что поте-
ри давления в ближнем и дальнем от теплового пункта стояках могут
отличаться приблизительно на 30% Следовательно, для увязки давле-
ний в сети примерно 30% потерь давления в дальнем стояке может быть
израсходовано на участках магистралей между крайними стояками. Ос-
тальная часть расчетного циркуляционного давления может быть поте-
ряна на головных участках магистралей между ближним стояком и теп-
ловым пунктом Тогда эпюра циркуляционного давления примет вид,
изображенный штрихпунктирными линиями на рис. VII. 4.
Потери давления в дальнем стояке определяют по его характеристи-
ке сопротивления (см. формулу (VI 1.21)1, задаваясь расходом воды в
нем, соответствующим несколько большему перепаду температуры
(в пределах 7°С) по сравнению с принятым перепадом для системы
(в табл. VI 1.13 перепад увеличен на 5°С).
Пример VI1.7. Определим характеристику сопротивления и потери давле-
ния в стояке 2 (рис. VII.8) по условиям примера VII. 1.
Расход воды в стояке найдем по формуле (VIL5), задаваясь перепадом тем-
пературы, увеличенным на 3°С по сравнению с принятым в системе (25°С):
Ост —
45011-3600 1,1 1,06
<187 (25-Н)
я» 160 кг/ч.
Стояк состоит из последовательно соединенных трех участков и двух при-
борных v4aob (на I и II этажах).
Удельная характеристика сопротивления при /?Оп = 80 Па/м по формуле
(VII.42)
SyQ =80 1 160^=31-10-4 Па/м(кг/ч)2.
Принимаем по 1абл. VII.3 Dy 15 мм
Характеристика сопротивления участка 3 при I = 14 м, Sg = 14,3 (вклю-
чая приборный узел с трехходовым краном на III этаже) по формуле (VII. 16)
S\= 10,6(2,Ь-144-14,3) Ю-4=537,4-I0-4 Па/(кг/ч)а.
Для определения характеристики сопротивления узла на II этаже, состоя-
щего из параллельно соединенных подводок с прибором с одйоЙ стороны и замы-
кающего участка—с другой, найдем характеристики сопротивления [по формуле
(VII. 16)] и проводимости [по формуле (VII. 18)] этих участков;
Sn = 10,6(2,6-24-13,55) 10-4 = 198,8.10-4;
Оп = 100 t УТ98^ = 7,1;
S;.y =10,6(2,6-0,54-2,3) 10-4 =38,2-10-4;
Оз у = 100 * 1/38^2 = 16,2.
Характеристика сопротивления узла по формуле (VII.20):
Sys = l » (7,1 4-16,2)а = 18,4-10“*.
— 192 —
L Попутно вычислим коэффициент затекания' воды Ь прйбор на II этаже по
формуле (yiL36):	<
ап =7,1 s (7,1+16,2) =0,3.
Коэффициент затекания, как и следовало ожидать, получцдся меньше, чем
в примере-VII,! (а =₽ 0,33), так как найден без учета естественного циркуляци-
онного давления в малом кольце, способствующего затеканию воды в прибор.
Аналогично определяем:
S5 = 10,6 (2,6.34-0,8) IO-* =91,2.10-4;
Sn = 10,6(2,6-14-8,5) 10—4 = И7,7-Ю*"4; Стп=9,22;
5з.у = 10,6(2,6.0,5+7,4)10-4=92,2.10~4,
Оз.у = Ю,4;
Sys = 1 * (9,22 + 10,4)а = 26.10-4 _
<Хп=9,22 : (9,22+10,4)=0,47 (й примере VII.fa=0,5);
S, = 10,6(2,6.6,5+6,4) 10-4 = 247.10-4.
Таким образом, характеристика сопротивления стояка по формуле (VIL^
SCT= (537,4+ 18,4 + 91,2 +26 + 247) 10-4= <
=920-10-4 Па/(кг/ч)2 [(93,8.10-4(кгс/м2)/(кг/ч)2].
Проводимость стояка по формуле (VII. 18)
о^ = 100 s 1/920 = 3,3 кг/(ч. Па°’5)(10,3(кг/ч)/(кгс/м2)°’51.
Потеря давления в стояке по формуле (VII. 14)
Дрст = 920.10-4.1602 =2355 Па (240 кгс/м2).
Потеря давления уменьшилась (в примере Vll. 1 Дрст = 3161 Ш)
главным образом в связи с сокращением расхода воды.
По проделанным в примере VI 1.7 расчетам можно сделать вывод,
что при смещении замыкающего участка от оси стояка значительно уве-
личивается затекание воды в приборы; однако при этом возрастает со-
противление приборных узлов.
После расчета дальнего (Последнего) стояка переходят к расчету
предпоследнего стояка (стояка 6 на рис. VI 1.3, а). Потеря давления в
этом стояке должна быть равна потере давления в уже рассчитанном
последнем стояке, если пренебречь различием в значениях естествен-
ного циркуляционного давления [см второе слагаемое в формуле
(VII.28)]. Исходя из Дрст, выбрав диаметр труб предпоследнего стояка
и вычислив характеристику сопротивления, находят расход и перепад
температуры воды в нем. Сумма расходов воды в стояках определяег рас-
ход воды на прилагающих участках магистралей (5—6 и 5'—6' на рис.
VI 1.3, а). По расходу выбирают их диаметр и находят потерю давления
Пример VII.8. Определим характеристику сопротивления и расход воды в
стояке / (см. рис. VII. 8) по данным примера VI 1.7.
Найдем из формулы (VII. 14) необходимую характеристику стояка при
ДРр.ст = 2355 Па и ориентировочном расходе воды 500—160 = 340 кг/ч (см.
Пример VI 1.1):
Sc'T = 2355 « 340® =204-10—* Па/(кг/ч)2.
Принимаем диаметр труб стояка Dy 20 мм. приборных узлов Оу 15 мм (см.
пример VI 1.2),
7 Зак. 1303
— 193 —
Таблица VII.15. Расчет характеристики сопротивления стояка 1 (Q= S000 Вт)
Номер участка	1, м	Dy, мм	Х/йв, м-1	kl/ds	2S	Па/(кг/ч)2	S.KH, Па/(кг/ч)3
12	4	20	1,7	6,8	2,45	3,19	29,5
Узел III*	—	15	2,6	—	—- '	10,6	69,15
13	2,5	20	1,7	4,25	—.	3,19	13,55
Узел II*	—	15	2,6		—	10,6	13,2
14	2,5	20	1.7,	4,25	—	3,19	13,5b
Узел I*	—	15	2,6	। —	—	10,6	32,3
15	0,5	20	1,7	0,85	1,68	3,19	8 1
SCT = 179,65 [18,3 (кгс/м2)/(кг/ч)2]
* На атделыему расчету.
Отдельно запишем еще не встречавшееся определение характеристики со-
противления приборного узла, состоящего из трех параллельно соединенных уча-
стков (узел II на втором этаже):
Sn>1 = 10,6(2,6-4+14,9) 10-4=268,2.10-4;
Оп.1^6,1;
5ц.г -10,6(2,6-2-1-18,4) 10~* = 250,2-10-*;
Оп.2-6,3;
5,.у-= 10,6(2,6 0,5 + 1,5) 10~*+3,19.4,5-10-* = 44-10“*; азу = 15,1.
При суммарной проводимости узла оуз = 27,5 коэффициенты затекания
воды осп, t — 6,1 : 27,5 = 0,22, ап. 2 = 6,3 : 27,5 = 0,23 и характеристика
сопротивления узла 11 — Sy3 = 1 : 27,52 — 13,2-10—4.
Результаты остальных расчетов сведем в табл. VII. 15.
Характеристика сопротивления стояка оказалась несколько меньше необ-
ходимой, что повлияет на расход воды в стояке.
По проводимости стояка
ост = 100 : 1/179,65 = 7,46
найдем расход воды:
GCT=oCT 1/Лрр.ст =»7,46 1/2355=362 кг/ч.
Перепад температуры воды в стояке по формуле (VII.29)
Л/ст —
8000-3600-1,1.1,06
4187-362
22,2°С.
Пример VII.9. Определим диаметр и потери давления на участках магист-
ралей системы отопления (на участках 2 и 8 по рис. VII.8) исходя из данных при-
меров VII.1, VII.7 и VII.8.
Общий расход воды по расчету GMar = 160+362 = 522 кг/ч.
Удельная характеристика сопротивления при Rov = 80 Па/м по формуле
(VII.42)
5уд=80 . 5222=2,9-10-* Па/м(кг/ч)2.
Принимаем по табл VI 1.3 Dy 25 мм.
Характеристики сопротивления участка 2 при I = 5 м, — 11,6 и участ-
ка 8 при I — 9 м, = 10,3 (см. табл. VII.9) по формуле (VII.16):
S2 = 1,23 (1,25 - 5+ 11,6) IO-* =21,95 10-*;
S8 = 1,23 (1,25 - 9 +10,3) 10-* = 26,5 • 10-* Па/ (кг/ч)2.
Общие потери давления на двух участках магистралей по формуле (VII. 14)
Др2 8 =(21,95 + 26,5)10-4-5222^.1320 Па (135 кгс/м2).
Располагаемый перепад давления для третьего от конца системы
стояка (стояка 5 на рис. VI 1.3, а) будет равен сумме потерь давления в
одном из двух рассчитанных стояков и на прилегающих участках маги-
стралей (по пути от точки 5 через точки 6, 6' до точки 5'). Исходя из
перепада давления по характеристике сопротивления определяют рас-
ход и перепад температуры воды в стояке. Таким образом продолжают
вести расчет остальных стояков и участков магистралей и находят, на-
конец, расход воды Оцрав и потери давления Дрправ в правой, напри-
мер, части системы. Полученную величину Дрправ считают исходной
для определения расхода воды 0лев в левой части системы:
блев^^леи Ар прав’
7*
— 195 -
где’ ЩЬев проводимость левой части системы, вычисленная ио формуле (VII»18)
после суммирования характеристик сопротивления узлов и участков всей девой
части,
По общему расходу воды в системе Go — GnpaB + 6пев опреде-
ляют потери давления на двух головных участках общих магистралей
системы по формуле (VII. 14):
АРгол “^гол (^о)2»
а также общие потери давления в системе
Дрв == ДДправ “h ДДгол •
Необходимость дальнейших расчетов выявляется при сопоставле-
нии полученных величин с исходными Gc и Дрр. Если они достаточ-
но близки (расхождение не превышает 5—10%), то определяют насос-
ное циркуляционное давление по формуле (V1.5), и на этом гидравли-
ческий расчет заканчивают. Потребуется лишь распределить уже извест-
но^ количество воды Олев между стояками левой части системы. Рас-
пределение делают в соответствии с коэффициентами затекания воды
в стояки, вычисляемыми по формуле (VII 36) или (VI 1.36а).
Если потребуется потери давления привести в
соответствие с расчетным циркуляцион-
ным давлением Др р, то в зависимости от соотношения этих дав-
лений изменится и расчетный расход воды в системе:
Ор-с;]Л),9Дрр/Др; .	(VII.43)
Расчетный расход воды в системе Gp не будет равен исходному рас-
ходу Gc, поэтому конечная температура обратной воды в системе будет
отличаться от принятых 70°С. Формулу (VI 1.43) используют также (без
коэффициента 0,9) при увязке расходуемых давлений в смежных от-
дельно рассчитанных ветвях и частях системы
При изменении общего расхода воды в системе изменятся расходы
на всех ее участках пропорционально коэффициенту пересчета
=	(VII. 44)
Определив действительные расходы воды на участках с использо-
ванием коэффициента kp по формуле (VI 1.44), пересчитывают перепа-
ды температуры в стояках и вычисляют площади нагревательной по-
верхности приборов.
Если необходимо сохранить исходный расход
воды в системе Gc, то расходы на всех ее участках изменяется про-
порционально коэффициенту:
kG =Gc/o;.	(VII.45)
Тогда действительные потери давления в системе Дрс при расходе воды
Gc составят
Дрс =	Др'.	(VII. 46)
Потери давления в системе Дрс по формуле (VI 1.46) будут отличать-
ся от расчетного циркуляционного давления Дрр. Площади приборов
— 196 —
и в этом случае вычисляют после пересчета перепадов температуры в
стояках по измененным расходам воды.
Цример VII.10. Определим действительные расходы воды» перепады тем-
пературы воды в стояках и температуру обратной воды в ветви системы отопле-
ния (участки 2—8 ria рис. VII.8), прийяв за первоначально заданные расход воды
Gc= 500 кг/ч и циркуляционное давление Дрр = 4412 Па (см. пример VII.1)»
В примерах VII.7 — VII.9, исходя из диаметров труб, получены другие по-
казатели: G'c = 522 кг/ч, Др'= 2355 -{- 1320 == 3675 Па (потери давления
меньше заданного приблизительно на 17%)*
Проведем пересчет теплогидравлических показателей при выполнении сле-
дующих требований.
Вариант 1 — потери давления должны соответствовать заданному циркуля-
ционному давлению (4412 Па). Тогда общий расход воды по формуле (VII.43)
‘	Gp =522 1/4412 * 3675 = 572 кг/ч;
коэффициент пересчета расхода по формуле (VI 1.44)
kp = 572 г 522 = 1,096.
Вариант 2 — общий расход воды должен соответствовать заданному
(500 кг/ч). Тогда коэффициент пересчета расхода по формуле (VII.45)
/?о=500 : 522 =0,958;
потери давления по формуле (VII 46)
Дрс=>0,9582-3675 = 3373 Па.
Результаты пересчета сведем в табл. VII. 16.
Как видим, при увеличении потерь давления (вариант 1) сокращают-
ся перепады температуры воды в стояках, что способствует уменьшению
площади Приборов, хотя и Таблица VII.16. Теплогидравлические
сопровождается ростом рас- показатели части системы отопления
хода и температуры обрат-
ной воды; обеспечение /0 —
70°С (вариант 2) приводит к
увеличению площади прибо-
ров вследствие возрастания
перепадов температуры воды
в стояках
При гидравлическом ра-
счете систем с попутным дви-
жением воды в магистралях
расчет начинают с одного из
крайних стояков — дальнего
или ближнего к тепловому
пункту. Начав с ближнего
стояка (стояка 1 на рис. VII.
3, б), задаются, как в примере
VI 1.7, расходом воды, диамет-
ром труб и находят потерю
давления в нем. Далее опре-
деляют, как в примере VI 1.9,
потери давления на участке
Показатели	Вариант расчета		
	основной	1 •	1 2
Общие потери дав- ления: Па	3675	144121	3373
кгс/м2	375	450	344
Общий расход во- ды, кг/ч	522	572	|500|
Расход воды, кг/ч, в стояке: 1	362	397	347
2	160	175	153
Перепад темпера- туры воды, °C, в стояке: 1	22,2	20,2	23,1
2	28,2	25,8	29,5
Общая темпера- тура обратной воды, °C	71	73,1	0
197 —
]' — 2* обратной магистрали и участке 1—2 подающей магистрали,
причем расход воды на участке 1—2 подающей магистрали принима-
ют равным разности заданного общего расхода на участке А — 1 н
расхода в стояке /.
Располагаемый перепад давления в стояке 2 определяют как сумму
потерь давления в стояке / и на участке Г — 2! за вычетом потери дав-
ления на участке 1 — 2 подающей магистрали. Вычислив, как в при-
мере VI 1.8, расход и перепад температуры воды в стояке 2, переходят
к расчету потерь давления на прилегающих участках 2—3 и 2' — 3'‘
магистралей и т. д. до дальнего стояка 7.
Общие потери давления в системе с попутным движением воды оп-
деляют как сумму потерь давлений на всех последовательно соединен-
ных участках, включая любой стояк и головные участки общих ма-
гистралей (участки А — 1 и Т — Б на рис. VII. 3, б). Потери давле-
ния в параллельно соединенных ветвях и частях системы увязывают,
как в варианте 1 примера VII. 10, с пересчетом расходов воды.
VII.6. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ СИСТЕМ ОТОПЛЕНИЯ
СО СТОЯКАМИ УНИФИЦИРОВАННОЙ КОНСТРУКЦИИ
Гидравлический расчет таких однотрубных систем отопления много-
этажных зданий проводят по характеристикам сопротивления, часто
используя ЭВМ [8].
Характеристику сопротивления и проводимость стояков определяют
после выбора диаметра всех труб по Зуд (см. формулу (VI 1.42)]. Дей-
ствительную проводимость стояка вычисляют по формуле (VI 1.18) в
зависимости от характеристики его сопротивления, полученной по фор-
муле (VI 1.21).
Простой для расчета является установка двухтрубного конвектора
(например, типа «Аккорд») в вертикальном однотрубном стояке: дли-
ну подводок увеличивают на длину труб конвектора, равную удвоенной
его длине, и учитывают как местное сопротивление калач в торце кон-
вектора. При двухъярусной установке такого конвектора длину труб
увеличивают на учетверенную его длину и учитывают три калача
(см. рис. V.7, в и V.8, а). Аналогично определяют длину труб и мест-
ные сопротивления в змеевике радиатора
В горизонтальной ветви длина труб двухтрубных конвекторов
(например, конвекторов «Ритм»), соединенных по бифил яркой схеме
(см. рис. 1.4), равна удвоенной длине конвекторов, а местным сопротив-
лением является только калач концевого конвектора.
Несколько сложнее гидравлический расчет греющих труб прибора,
соединенных по параллельно-последовательной схеме, как это делает-
ся, например, в бетонных панельных радиаторах (см. рис. V. 7, б и
V.8, б). В этом случае предварительно определяют характеристику со-
противления приборного узла по формуле (VI 1.20). Если принять ха-
рактеристику сопротивления каждой из параллельно соединенных труб
одинаковой и равной Si, го характеристика сопротивления узла из
двух параллельных труб составит Si/4, из трех параллельных
V)' — «Si/9. Эго упрощающее расчет допущение вполне применимо
— 198 —
Таблица VII.17. Характеристика сопротивления трубных узлов
стояков однотрубной системы отопления
Номер узла	Узел	Эскиз узла	Диаметр трубы D^, ММ	Sys 10*. Па/(кг/ч)г
1 Присоединение к подаю-
щей магистрали с венти-
лем или проходным кра-
ном (Sy3 — в скобках)
15	266	(133)
20	57	(30)
25	20	(11)
Присоединение к обрат-
ной магистрали с венти-
лем или проходным кра-
ном (SJ3 — в скобках)
Этажестояк с односто-
ронним присоединением
прибора
Этажестояк с двусто-
ронним присоединением
приборов
Подводки в верхнем эта-
же П-образного стояка
Прямая труба длиной
1 м (добавка к узлам
№ 1—5)
229 (96)
46 (19)
16 (6,7)
113
23
8
15
20
25/2С
25
15
20
25
15
20
25
97
21
12
7
56
12
4
27,6
5,42
1,53
3
Примечание В эскизах сплошными линиями показаны элементы, сопро-
тивление которых включено в S>3.
при гидравлическом расчете горизонтальных однотрубных ветвей,
когда вода параллельными потоками пропускается по трубам цепочки
конвекторов (например, типа «Комфорт»).
Характеристики сопротивления стояков, составленных из унифици-
рованных трубных узлов, можно определить по табл. VII.17 При дли-
не труб, отличающейся от длины, указанной в эскизах узлов № 1—5,
— 199 —
Таблица VII 18 Характеристика сопротивления приборных узлов
однотрубной системы отопления
Оюпительный прибор	Диаметр подводки £>у, мм	Элемент узла	Характеристика сопротивления элемента узла S-1CH, Па/(кг/ч)2								
						схемы присоединения (по табл,-VIII,!)	'								
				2	3	4	5 1	6 1			9
Конвекторы 15-КП и «Прогресс-15»	15	$пр s;	55 71 99 138 156	55 71 99 138 156	НО 146 164 203 220	110 ’ 146 164 203 220	36 83 100 125 . 152	36 83 100 125 152	14,5 82 100 96 Ц4	110 14> 1б4 203 220	14,5 63 81 77 95
Конвек горы 20-КП, « Прогресс-20» t 1 Аккорд» р о 1	20	^пр $п	11 17 21 29 34	11 17 21 29 34	22 30 34 42 47	22 30 34 42 47	7,3 19 23 25	7,3 19 23 25 29	2,9 21 25 25 30	22 21 25 25 30	2Х9 14 19 20 25
Ребристые и глад- кие трубы	15	*$пр •^п Sn	28 93 121 1AQ 177	0 93 121 160 177	0 168 185 225 242	0 168 185 225 242	28 105 122 146 173	0 105 122 146 173	0 104 122 118 135	•—1	——
	20	^пр 5;	5,4 23 28 36 40	0 23 28 36 40	0 36 41 49 ' 53	0 36 7Г 49 53	5,4 25 30 31 36	0 25 30 31 36	0 27 32 32 3b	—	
Примечание. Характеристики сопротивления подводок Sn и даны без учета уток (над чертой) и с учетом уток
(под чертой).	1
Рис. VII 11 График для определения коэффициента а затекания воды в прибор и характе-
ристики сопротивления Sya приборного узла со смещенным замыкающим участком в верти-
кальной однотрубной системе отопления
в характеристику сопротивления узлов следует вносить поправку по
узлу №6 (см. табл. VII. 17).
Характеристики сопротивления проточно-регулируемых приборных
узлов с обходными участками могут быть получены с использованием
табл. VII. 18 по формуле
5уз—'Sn4-Snp /пр,
(VII. 47)
где Sn — характеристика сопротивления подводок к прибору (при смещенном
обходном участке), Па/(кг/ч)2; Snp — характеристика сопротивления прибора
длиной 1 м, Па/(кг/ч)2; /пр — длина прибора, м.
Характеристики сопротивления унифицированных проточно-ре-
гулируемых приборных узлов с чугунными и стальными радиаторами,
а также с конвекторами «Комфорт-20» без регулирующих кранов опре-
деляют, включая средние КМС приборов (см. табл. V 1).
— 201 —
Пример VII.И. Определим характеристику сопротивления унифицирован-
ного (длина подводов Dy 15 мм по 0,37 м с утками) проточно регулируемого узла
с радиатором типа М-140-АО и смещенным обходным участком.
По формуле (VII. 16) с использованием данных табл. V. 1, VII.3, VII.4
Sy3 = 10,6(2,6-0,74 4-0,8-24-0,74-1,34-3,5) 10~* = 95,4-10’* Па/(кг/ч)2,
где 0,7 — КМС тройника на проходе при бпрох = 1.
Характеристики сопротивления приборных узлов со смещенными
замыкающими участками Sy3 определяют по графику на рис. VI1.11
(по сплошным линиям) в зависимости от значения Зу3, вычисляемого
с использованием данных табл. VII. 18 по формуле
Sy3= Sn+Wnp.	(VII-48)
где — характеристика сопротивления подводок к прибору (при смещенном
замыкающем участке), Па/(кг/ч)2; Snp — характеристика сопротивления при-
бора длиной 1 м, Па/(кг/ч)а.
По рис. VII.И можно также найти коэффициент а затекания воды
в отопительный прибор (по пунктирным линиям). Более точно, с уче-
том естественного циркуляционного давления в малом циркуляцион-
ном кольце по формуле (VI 1.32), коэффициент затекания воды в при-
бор можно определить графоаналитическим способом, сущность кото-
рого ясна из нижеприведенного примера (см. также пример VII 3).
Прим р VII. 12. Определим коэффициент затекания воды в отопительный
прибор РСВ (Q — 1600 Вт) на I этаже в стояке 2 системы отопления, изображен-
ной на рис. VI 1.8, при движении воды как сверху вниз, так и снизу вверх Рас-
ход воды в стояке (7СТ = 180 кг/ч; длина каждой подводки Dy 15 мм по 0,5 м.
Результаты гидравлического расчета приборного узла /три ориентировочных
значениях коэффициента затекания воды в прибор а — 0,4, 0,5; 0,6 сведем в
табл VII 19
Действительные значения коэффициента затекания воды найдем путем гра-
фического изображения изменения располагаемых и потерянного давлений в ма-
лом циркуляционном кольце (рис V 11.12) В точках пересечения линий давле-
ний определим коэффициенты затекания воды в отопительный прибор. I) без уче-
та А ре мал — естественного давления в малом циркуляционном кольце оц =
= 0,45 (в примере VII 7 было получено несколько большее значение — cq =
= 0,47, что можно объяснить неточным выбором значений КМС при а± — 0,5)}
2) с учетом А ре. мал при движении воды в стояке сверху-вниз — а2 = 0,515}
3) то же, снизу-вверх — а3 = 0,36.
По результатам расчетов можно отметить заметное влияние естественного
циркуляционного давления в малом кольце, возникающего при значительном
охлаждении воды в приборе (А/Пр =15 — 22°С), на расход воды в нем.
Пример VIIЛЗ. Определим характеристику сопротивления и проводимость
стояка Dy 15 мм (рис VII 13) с чутунными радиаторами типа М-140-АО в I — III
этажах, присоединяемыми по проточно-регулируемой схеме с обходным участ-
ком, и плинтусными конвекторами типа 15 КП с трубами длиной 5500 мм в
IV—V этажах, присоединяемыми по схеме № 1 (см. табл. VIII. 1), причем подвод-
ки на IV этаже имеют замыкающий участок. Подводки к приборам выполняются
с утками, на стояке устанавливают проходные краны.
Находим в табл. VII. 17 характеристики сопротивления [всюду в Па/(кг/ч)2]
трубных узлов: № 1 —133, Кв 2 — 96, № 3 — 113 (без множителя 10“4).
Определим характеристики сопротивления приборных узлов: радиатора по
примеру VII. 11 — 95,4» конвектора на V этаже по табл. VII. 18 и формуле
— 202 —
203
Таблица VII. 19. Гидравлический расчет приборного узла
с радиатором РСВ и замыкающим участком Dy 15 мм
Показатели	Коэффициент затекания воды					
	в отопительный прибор			в замыкающий участок		
	0,4	0,5	0,6	0,6	0,5	0,4
КМС тройника при делении потока	3,56	2,2	1,41	4,15	5,4	7,75
То же, при слиянии потоков	3,56	2,2	1,41	2,3	2	0,625
КМС радиатора РСВ	0,6	0,6	0,6	—’	—	—>
КМС крана КРП	3,5	3,5	3,5	—	—	—
AS	11,22	8,5	6,92	6,46	7,4	8,375
Mid*	2,6	2,6	2,6	1,3	1,3	1,3
$• 104	146,5	117,7	100,9	82,15	92,2	102,6
Расход воды, кг/ч	72	90	108	108	90	72
Потери давления, Па	75,9	95,3	117,7	95,8	74 7	53,2
А^пр, град	22,3	17,8	14,85	—	—	—•
Аре мал, Па	35	27,9	23,3	—	—	—
Арэ у 4" Аре мал	—	—	—-	130,8	102,6	76,5
Арв.у— Аре.мал		—•	—	60,8	46,8	29,9
Рис. VII 12. Изменение давления в малом циркуляцион-
ном кольце и коэффициента а затекания воды в прибор
при движении воды сверху вниз и снизу вверх в стояке
однотрубной системы отопления (к примеру VI 1.12)
Рис. VII 13. Слома стояка однотрубной системы водя-
ного отопления с верхним расположением подающей
магистрали в пятиэтажном здании (к примеру VII13)
(VII 47) — 99+55-5,5 ~ 402, для конвектора на
IV этаже вычисляем по формуле (VII 48) Sy3 =
= 156+55*5,5 = 459 и по графику на рис. VII. 11
находим Sy3 = 42 (без множителя 10“4)«
Характеристика сопротивления стояка по
формуле (VI 1*21)
SCT = (133 + 96 + 113*5 + 95,4*3 + 402 +42) 10-4=з
= 1524.10-4.
Так как высота I (.этажа превышает высоту
узла 3 в табл. VII.17 (6 м вместо 2,8), вносим по-
правку в характеристику сопротивления стояка
по узлу 6 в табл. VII. 17т
SCT = [1524 + (6—2,8) 27,6] 10-4=.
= 1612-10-4 Па/(кг/ч)а.
Проводимость стояка по формуле (VII 18)
ост=я100 । (1612)0,5 ==2,49 кг/(ч.Па°’5)Х
X [7,8(кг/ч)/(кгс/м2)0,5].
— 204
Таблица VII20. Характеристика сопротивления проточного однотрубного
" этажестояка Л =±=2,8 м из труб по ГОСТ 3262—75 (обыкновенных)
Отопительный прибор	Монтажная высота прибора, мм	Значения S 104 Щ/|кг/ч)г при диаметре условного прохода труб ^стх</подв мм			
		10XJ10	15X15	20X20	! 25X25
Радиатор чугунный секцион-	[ 500	366	115	25	7,7
ный	1 300	384	~ 120	26	8,1
Радиатор стальной панельный:					а
РСВ	500	342	107 *	27	й
pcr-i	500	358	124	44	30
РСГ-2	500	344	ПО	30	1 и
Конвектор: «Аккорд» КА	i 155	382	127	38	2|
«Аккорд» К2А	500	360	135	54	. 41
«Комфорт-20»	0	423	140	42	25
«Ритм»	0	426	143	45	28
Таблица VII21. Характеристика сопротивления протечно-регулируемого
однотрубного этажестояка Л —2,8 м из труб по ГОСТ 3262—75
( обыкновенных )
Отопительный прибор	Монтажная высота лрибора мм	Значения S 10‘, Па/(кг/ч)2, при диаметре условного прохода труб «*стХб?0 уХ^ПОдВ, мм			
		10X10X10	15x15x15	20X20X20	25Х20Х Х25/20 1
Радиатор чугунный секцион-	500	490	159	37	24
ный	300	509	165	38	25
Радиатор стальной панельный: РСВ	500	466	152	39	26
РСГ-1	500	482	169	56	1 43
РСГ-2	500	469	155	42	29
Конвектор «Аккорд». КА	155	506	171	50	36
К2А	500	493	179	66	54
Таблица VII22. Характеристика сопротивления однотрубного этажестояка
Л=2,8 м с замыкающим участком из труб по ГОСТ 3262—75
 (обыкновенных), по данным ЦНИИЭП инженерного оборудования
Отопительный прибор	Монтажная высота прибора, мм	Значения S 10е, Па/(кг/ч)2 при диаметре условного прохода труб rfCTXrf3 уХ^пОдв, мм					
		юх Х10х ХЮ	15х Х10х Х15	15х Х15Х Х15	20Х Х15Х Х20	20Х Х20Х Х20	25 X Х20Х Х?5/20
Радиатор чугунный секцион-	500	303	116	105	29	25,5	14,5
ный, стальной панельный РСВ, РСГ-2 Радиатор стальной панельный	300	322	122	111	30	26,6	14,8
	500	304	121	107	35	27,2	15,4
РСГ-1 Конвектор «Аккорд»: КА	155	336	127	116	35	ч 28	15,2
К2А	500	306	122	108	35	27,5	15.7
— 205
Для многоэтажных зданий массового строительства, в помещениях
которых допускается смещение отопительных приборов от вертикаль-’
ной оси окон (см. п. V.3), можно заранее вычислить характеристику со-,
противления этажестояков унифицированной конструкции. При этом
можно воспользоваться средним значением КМС приборов (см. табл.,
V.1). Характеристики сопротивления проточного этажестояка приве-]
дены в табл. VI 1.20, проточно-регулируемого — в табл. VI 1.21, эта-
жестояка с замыкающим участком — в табл. VII.22. Подводки во всех|
случаях приняты прямые (без уток) длиной 0,37 м, положение обхолН
ного и замыкающего участков — смещенное от оси стояка, высота эта-’
жестояка 2,8 м.	•
Характеристику сопротивления стояка получают путем суммирова-
ния характеристик сопротивления этажестояков h = 2,8 м по табл VI1.
20—VII 22 в зависимости от числа этажей здания с добавлением харак-
теристик сопротивления трубных узлов 1 и 2 по табл VII. 17. При дли-',
не труб и марках прибора, отличающихся от принятых в табл VI 1.20—
VII 22, при подводках с утками характеристику сопротивления эта-
жестояка следует принимать с поправкой, определяемой по формуле
(VII 16) с использованием данных табл. VI 1.3 и VI 1.4.	'
VII.7. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ СИСТЕМ ОТОПЛЕНИЯ
ПО ОТНОСИТЕЛЬНЫМ ХАРАКТЕРИСТИКАМ СОПРОТИВЛЕНИЯ
Относительные характеристики сопротивления, проводимости и
расходы воды в системе отопления получают при сопоставлении дейст-
вительных значений с показателями условно выбранного эталонного
стояка Эталонным называют стояк, относительный расход воды в ко-
тором принят за единицу, характеристика сопротивления принята
5ЭТ — 0Д4 Па/(кг/ч)2, а проводимость получается равной оэт = 1:
:|/0Т)4~== 5 кг/ (ч-Па0-5).
В основу расчета положено выражение [аналогичное формуле (VII.
17)1, по которому определяют тютери давления Др, Па, в участке, стоя-
ке или системе:
Ар =(GtM)2,	(VII.49)
где — расход воды в участке, стояке или системе, кг/ч, приходящийся на
единицу относительного расхода-
G^G/g,	(VII .50)
о —относительная проводимость участка, стояка, кольца или системы, кг/(ч X
X Па®’5), определяемая по формуле
o=»o/g,	(VII .51)
g — относительный расход воды в участке или стояке, равный отношению расхо-
да воды в нем к расходу воды в эталонном стояке
Распределение воды между стояками системы отопления выявляют
в зависимости от относительной характеристики сопротивления участ-
ков магистралей:
^уч=(^уч.п 4" 5уч.о) £уч»	(VII .52)
— 20b —
где Sy4 п и Sy4 о — характеристики сопротивления парных участков подающей
и обратной магистралей, вычисляемые по формуле (VII. 16); §уЧ—относитель-
ный расход воды в участке подающей (и обратной) магистрали, равный сумме от-
носительных расходов в стояках, снабжаемых водой из данного участка:
£уч—•	0,11 53)
Относительный расход воды в тупиковом стояке системы определя-
ют путем сопоставления его проводимости от с проводимостью эталон-
ною стояка (оэт = 5), считая стояки параллельно соединенными. То-
гда, исходя из необходимого равенства относительного сопротивления
тупикового и эталонного стояков (Svg^ = SgTg3T = 0,04), находят не
только относительный расход воды, но и относительное сопротивле-
ние тупикового стояка:
gT = aT/5, ST=0,04.	(VII 54)
Относительный расход воды в рядовом стояке определяют путем
сопоставления его проводимости ост с относительной проводимостью
параллельно соединенных участков магистралей и тупикового стояка:
₽ст=ост/ок,	(VII.55)
где ок — относительная проводимость участков магистралей, замыкающих рас-
сматриваемый рядовой стояк, и тупикового стояка; вычисляют по формуле
(VII. 18) после определения 5Й — относительной характеристики сопротивления
кольца, состоящего из тупикового стояка и N последовательных участков подаю-
щей и обратной магистралей:
SK = 0,04+Syq 1 + Syq.2 + • • • • “Р^уч N*	OW 56)
Относительный расход воды в системе равен сумме относительных
расходов воды в ее стояках:
=	(VII.57)
Относительную проводимость системы пс вычисляют по формуле
(VI 1.18) после определения Sc —относительной характеристики со-
противления системы, состоящей из тупикового стояка и всех последо-
вательно соединенных участков подающей и обратной магистралей,
включая головные:
SC = SK+Sr,	(VII.58)
где Sr — относительная характеристика сопротивления пары головных участков
магистралей системы с общим относительным расходом воды в системе gc.
Пример VII.14. Найдем распределение воды по стоякам вертикальной одно-
трубной системы отопления с тупиковым движением воды в магистралях
(рис. VII 14), если Qc — 17 450 Вт (15000 ккалхч) с учетом коэффициентов ft и
ft, Д/с = 25° С, допустимая потеря давления в системе Арр "
= 11 кПа (1100 кгс/м2), проводимость каждого стояка оот
п Г КГ/Ч 1
=2,49 кг/(ч*Па0’5) 7,8 -----------тгт. I —см. пример VIL13.
[ (кгс/м2) ’ J
— 207 —
Ст. Т
Ст. II
Рис VII 14 Схема вертикальной однотрубной системы водяного отопления с тупиковым
движением воды в магистралях (к примеру VII 14)
Ст Г — тупиковый стояк, Г — головные участки магистралей системы
Расчетный расход воды в системе по формуле (VI 2 б)
Gc =
0,86 17 450
25
= 600- кг/ч
Удельная характеристика сопротивления участков 1 (см рис VII 14) по
формуле <(VII 42)
$уя=120 : (600 • 3)2=30 10-* Па/м(кг/ч)г,
где по формуле (VII.24) для магистралей при 2/ = 59 м
0,65-11 000
₽ср=3	59
120 Па/ м.
По табл VII. 3 для участка 1 принимаем £)у 15 мм.
Характеристика сопротивления двух участков 1 при Dv 15 мм, lt — 6 м,
— 1,0 по формуле (VIL16)
Зуч т =2-10,6(2,6-6-Н.О) 10-4 = 352.10-4.
Относительный расход воды в тупиковом стояке по формуле (VI 1.54)
2,49
—=0,5.
о
Относительная характеристика сопротивления участков 1 по формуле (VII.52)
ЗуЧ г=352.10~4.0,52 =88.10-4.
Относительная характеристика сопротивления кольца, состоящего из тупи»
нового стояка и участков 1, замыкающего сгояк I, по формуле (VII.56)
SK j =0,04 + 88-Ю~4 = 488-10-4.
— 208 —
Относительная проводимость кольца «к.7» по формуле (VI 1,18)
103
и.. г =—7=" ==4.53.
КЛ 1/488
Относительный расход воды в стояке / по формуле (УП. 55)
-	2’49 п «
4,53	’
Относительный расход воды 4 участках 2 (см. рис. VII. 14) по формуле
(VII.53) t	.
буч.г =0,5 +0,55 = 1,05.	(
Удельная характеристика сопротивления участков 2 по формуле (VII.42)
8уд= 120 : 4002=7,5-10-4. ;
По табл. VII.3 для участков 2 принимаем Dy = ЙО мм,
Характеристика сопротивления двух участков 2 при Оу 20 мм, /2 = 6 м,
2^2 *“ 1»0 по формуле (VII. 16)
Sy4 2 -2-3,19 (1,7-6 +1,0) IO’* = 71,5.10-4.
Тогда
§уч 2 = 71,5 • 10-4.1,05а = 78,8-10-4;
SK „ =(4884-78,8) 10-4 = 566,8.10-4, окД1=4,2.
Относительный расход воды в стояке Н
2,49
+ а I"?30,59*
Относительный расход воды в головных участках системы по формуле
(VII.57)
= 1,05 + 0,59 = 1,64; 8уд«-120 i 6002 =3,33.10-».
По табл VII 3 для головных участков принимаем Оу 25 мм и определя-
ем
Sv4.r = l,23(1,25-35 +4,0) 10-4 = 58,7.10“4.
Относительная характеристика сопротивления головных участков системы
8уч.г = 58,7-10-4.1,64а =157,9-IO-».
Относительная характеристика сопротивления системы отопления по фор-
муле (VI 1.58)
5с = (566,8 +157,9) 10-4 = 724,7.10"».
Относительная проводимость системы отопления
Расход воды в системе, приходящийся на единицу относительного расхода,
определяем по формуле (VII.50)
600
Gj = -	= 366 кг/ч.
— 209 —
Расчетный расход воды в стояках:
в тупиковом Т — Gv — 366*0,5 = 183;
в стояке 1 — Gj «= 366*0,55=201}
« » //	— Gjj = 366*0,59 = 216 кг/ч.
Действительная потеря давления в системе отопления по формуле (VII.49)
/ 366 V
Лрс~I—-—) =9706 Па (989 кгс/м2).
\3,715/
Приведенный пример гидравлического расчета системы сведем в табл. VII 23.
Гидравлический расчет двух, четырех и большего числа систем отоп-
ления отдельных частей здания, объединенных общими магистралями,
выполняют аналогично расчету, приведенному выше для одной систе-
мы.
При объединении двух систем отопления после определения отно-
сительных расхода воды, характеристики сопротивления и проводимо-
сти каждой системы вычисляют относительный расход воды в объеди-
няющих участках магистралей по формуле
ёс 14~gc 2 kc 2,	(VII. 59)
где kc 2 — коэффициент, учитывающий различие проводимостей объединяемых
систем, вычисляемый по формуле
kc 2= °с 2/ос ь	(VII .60)
ос. j и ос 2 — относительные проводимости систем 1 и 2. определяемые по зна-
чениям Sc 1 и <SC 2*
Относительная характеристика сопротивления двух систем с объ-
единяющими их участками магистралей
$С1-2=5С 1 + *$об 1—2’	(VII.61)
где <S06. х_2 — относительная характеристика сопротивления парных (подаю-
щего и обратного) участков, объединяющих системы 1 и 2 с расходом gog.
При объединении четырех систем (точнее двух пар систем отопле-
ния здания) общими участками относительный расход воды в общих
участках магистралей составит
io=ic.l-2 + ic*3-4 k^,	(V1I.62)
где /г0 — коэффициент, вычисляемый по формуле
— ^^-«/^C.l—2»	(VII 63)
<JC. !—2 — общая относительная проводимость систем 1 и 2, определяемая при
5С [—2 по формуле (VII.61); ос 3_4 —то же, систем 3 и 4, получаемая по значе-
нию Sc. о_4, расчет которой проводят аналогично определению Sc 1_2.
При этом систему 3 рассматривают как систему /, а систему 4 — как систему 2.
Общая относительная характеристика сопротивления всех четырех
обьединенных систем отопления здания
<$8д ==<Sc,1_2 4- So,	(VII.64)
где <Sn — относительная характеристика сопротивления пары (подающего и
обратного) общих участков магистралей с относительным pci сходим воды go
— 210 —
Таблица VII 23 Гидравлический расчет вертикальной однотрубной
системы отопления (к примеру VII.14)
Магистрали										Стояки				
участок по рис. VII.14	1, м	Ж	Syq —-S?	5уд	Dy, мм	5уЧ = =5уч.п'1‘ ^уч.о	£уч = vu			стояк по рис VII.14	Dy, мм	аст	«?т = от/5; уст = ост/°к	11 । ас и	О О ||
—	—	—	—	—	—	—	—	400	—	т	15	2,49	0,5	15з
/п	6	1,о	0,5	30	151									
1о	6	1,0	0,5	30	15J	352	88	488	4,53	I	15	2,49	0,55	201
2п	6	1,0	1,05	7,5	20|									
2о	6	1,0	1,05	7,5	20 j	71,5	78,8	566,8	4,2	II	15	2,49	0,59	213
Гп	25	2,5	1,64	3,33	25|									
Го	10	1,3	1,64	3,33	2sJ	58,7	157,9	724,7	3,715					
Примечания. 1. В таблице приведены 10* S 2 SaT=0,04 Па/(кг/ч)2; Gi —600 1,64 ==366 кг/ч.
После вычисления относительных величин находят расчетный" рас-
ход воды, кг/ч, в стояках каждой системы отопления:
в с»стеме 1			Gp =s Gf gcT,	(VIL65)
< »	«	2	Gp = GigCT ^с.2»	(V11.65a)
	9	3	Gp =G, йст ^о»	(VII.656)
	9	4	Gp = GfgcT k0 kc.it	(VII.65b)
где Gj — общее количество	ВОДЫ,	кг/ч,	циркулирующей во всех	четырех систе-
мах, приходящееся HaJ единицу относительного расхода:
Gi = —(VII.66)
сД/с§о
Сзд — общая тепловая нагрузка всех четырех систем отопления здания; Д/с —
общий расчетный перепад температуры воды в системах отопления; kc. л —
коэффициент, определяемый для систем 5 и 4 по формуле, аналогичной формуле
(VII.60);
kc.t —О'ел/^е а*
( Пример VIIS15% Выполним гидравлический расчет четырех объединенных вер-
тикальных однотрубных систем отопления (рис VII 15), рассчитав распределе-
ние воды по всем стоякам при общем расходе воды Go = 2300 кг/ч и допустимой
потере давления в системах Дрр = 12 кПа (1220 кгс/м2).
Считаем заданными: относительный расход gc, сопротивление Sc и проводи-
мость ос каждой системы отопления (определение см. в примере VII. 14):
Система	Sc	sc. i о*	°C |	Система	Sc	sc 10*	°C
1	1,64	725	3,715	3	1,70	730	3,70
2	1,50	900	3,33	4	1,60	870	^39
Известен также относительный расход воды в стояках gcr систем:
Система	Тупиковый стояк	Стояк 1	Стояк /1	Система	Тупиковый стояк	Стояк /	Стояк 11
1 2 Длина щих (О) уча Гидравд ющих и обо	0,50 0,45 и коэффициег стков магист] шческий рас* цих участков	0,55 0,50 ты ме< залей л ют сис' магис' Rep =	0,59 0,55 .тных соп риведены гем прово гралей пр 0,65-12 00 110	1 3 4 эотивлени на рис. V дим с учеч и 0 — = 71 П	0,50 0,48 й объединяя 11.15 гом сопротив. а/м.	0,58 0,55 зщих (< пения	0,62 0,57 ЭБ) и об- эбъединя-
Относительный расход воды в объединяющих участках систем 1 и 2 по фор-
муле (VIL59) при kc. а = 3,33/3,715= 0,9 составит [по формуле (VII.60)]
go6.i-2e 1,64 4-1,5-0,9=2,99.
Удельная характеристика сопротивления объединяющих участков 1 —2 по
формуле (VII.42) при ориентировочном расходе воды 2300:2 = 1150 кг/ч:
Syn=71 : 1150а=0,54.10-4 Па/м(кг/ч)2.
Выбираем по габл. VI 1.3 диаметр объединяющих участков 1—2 £>у=32 мм*
— 212 —
Характеристика сопротивления объе-
диняющих участков*/—2 (см, рис, VII.15)
по формуле (VII. 16)
=0,39(0,9 . 16+6) . 10’4 = 7,96-10-4
и £рб, ь-а = 7,96.(10-4.2,992=71,2 - 10'« по
форМулё (VII.52).
Относительная характеристика сопро-
тивления систем 1 и 2 с объединяющими
участками /—2 по формуле (VII.61)
Sc.j.g’ = (725 + 71,2) 10-4 = 796,2 . 10’4 и
102
=	---- =3,54
1/796,2
Аналогично определяем для систем 3 и
4 при Do6. = 32 мм:
с-1=3 3,7
= 1,7+1,6 0,92=3,17;
3 39	_
^c.t = «	=0,92, £0б.з-л
Рис. VII 15. Схема теплопроводов, ббъедй-
__ няюших четыре вертикальные однотруб-
ные системы водяного отопления
ОБ|-« — объединяющие участки систем
№ 1 и 2; ОБз—, — то же, систем № 3 и 4;
О — общие участки всех четырех систем
$об 4.4 = 0,39(0,9-10+6) 10-4=5,85-10-4;
5об ,з-4 = 5,85 -10-4- 3,17а = 58,8 -10’4;
—	102
Sc.s_4 = (730+58,8) 10-4 = 788,8-10-4 и ос 9 „ = --=3.56.
V788T8
Относительный расход воды в общих участках магистралей всех четырех сис-
(VII 62)	~ 3,56/3,54 = 1,01 [по формуле (VII.63)1 составит по формуле
g0=2,99+3,17-1,01 =6,19.
Определяем 5уд = 71:23002 = 0,134.10—4 и принимаем по табл. VII.3 £>0 =
= 50 мм.
Вычисляем характеристику сопротивления общих участков (см. рис. VI 1.15):
S0 = 0,082(0,52.35 + 3,1) 10-4 = 1,75-10-4 и S0 = l,75-10-4 6,192 =67,1 -10'4.
Общая относительная характеристика сопротивления всех четырех сйстем
отопления но формуле (VI 1.64)
-	_	102
S3 =,(796,2+67,1) 10'4 =863,3-10-4 и Пчп=—------= 3,4.
1/863,3
При расходе воды по формуле (VII.50) Gt — 2300/6,19 = 371,5 кг/ч оп-
ределяем действительную потерю давления в системах по формуле (VI 1.49)
(371 5\2
—....-- 1=11 939 Па (1217 кге/м2),
3,4 /
получившуюся равной заданной
Вычисляем расход воды, кг/ч, в стояках систем отопления по формулам
(VI 1.65).
— 213 —
Система	Формула	Тупиковый стояк	Стояк 7	Стояк /7	Всего
1	371,5 gCT _	186	204	219	609
2	371,5*0,9 ger	150	167	184	501
3	371,5-1,01 gCT	187	217	233	637
4	371.5-1,01«0,92 iCT	166	190	197	553
					23ju
VII.8. ОСОБЕННОСТИ РАСЧЕТА СИСТЕМ ОТОПЛЕНИЯ
С ЕСТЕСТВЕННОЙ ЦИРКУЛЯЦИЕЙ ВОДЫ
Системы отопления для увеличения естественного циркуляцион-
ного давления устраивают, как известно, с верхней разводкой. Расчет-
ное циркуляционное давление Арр определяют по формуле (VI.28).
Гидравлический расчет систем чаще выполняют по удельной потере
Давления на трение. Основное циркуляционное кольцо системы выби-
рают по выражению (VII.23). Нередко основное кольцо проходит не
через дальний, а через ближний прибор к тепловому пункту, особенно
в горизонтальных двухтрубных системах. Это объясняется уменьшени-
ем естественного циркуляционного давления из-за небольшого охлаж-
дения воды на коротком пути в подающей магистрали.
Ориентировочно среднее значение удальной потери давления на тре-
ние Лср, Па/м, определяют по формуле
Формула (VI 1.67) отражает примерное равенство линейных и мест-
ных потерь давления в системах с естественной циркуляцией воды.
Гидравлический расчет проводят, пользуясь вспомогательными
таблицами, по правилам, описанным в п. VI 1.4
При расчете систем отопления с естественной циркуляцией по ха-
рактеристикам сопротивления применение формулы (VI 1.14) приводит
к значительному преуменьшению потерь давления, особенно при скоро-
сти движения воды в трубах ниже 0,1 м/с. Поэтому потери давления
с использованием характеристик сопротивления при малой скорости
движения воды в системе определяют по формуле
Лр = ф8бл,	(VII. 68)
где ф — Х/Хшер — поправочный коэффициент, учитывающий увеличение значе-
ний X по сравнению со значением Хшер, принятым при составлении табл. VII.3
16J.
При использовании коэффициента ф фактически увеличиваются зна-
чения коэффициентов местных сопротивлений С в такой же степени,
как и коэффициента гидравлического трения X, что обеспечивает неко-
торый запас (значения £ возрастают в меньшей степени).
При гидравлическом расчете систем отопления малоэтажных зда-
ний, особенно систем квартирного отопления [14], когда теплообмен-
— 214 —
* ник располагается на одном уровне с отопительными приборами, необ-
ходимо достаточно точно определять естественное циркуляционное
давление, связанное с охлаждением воды в трубах. Гидравлический
расчет делят на предварительный и уточняющий, а после предваритель-
ного расчета выполняют тепловой расчет труб.
Предварительный гидравлический расчет проводят исходя из при-
близительного расчетного циркуляционного давления ApJ, Па, опре-
деляемого Но эмпирической формуле:
Ар" lbhF {l +hr) ± h± (Po-Pr)b	(VII 69)
где b 0,4 — коэффициент, зависящий от покрытия труб тепловой изоляцией
(0,4 при изоляции только главного стояка); hr — расстояние цо вертикали от
центра нагревания до подающей магистрали, м; I — расстояние по горизонтали
от главного до расчетного стояка, м; 1ц— расстояние по вертикали от центра на-
гревания до центра охлаждения в приборе, м; знак плюс соответствует располо-
жению центра охлаждения выше центра нагревания, знак минус — ниже центра
нагревания.
Первый, основной член правой части формулы (VI 1.69) выражает
ориентировочное значение Арел р — естественного циркуляционного
давления, возникающего вследствие охлаждения воды в трубах. Вы-
числить его значение точнее невозможно, так как еще неизвестны диа-
метры и температура воды в трубах. Второй член определяет значение
Дре-пр — естественного циркуляционного давления, связанного с ох-
лаждением воды в отопительных приборах, которое может способство-
вать или противодействовать циркуляции воды в системе.
Предварительный гидравлический расчет выполняют, определяя
расходы воды на участках по формуле (VI 1.5) в предположении, что
теплопотери помещений возмещаются только приборами (без учета теп-
лоотдачи труб). После выбора диаметра труб и вычисления потерь дав-
ления в системе Ариот проводят тепловой расчет труб и получают тем-
пературу воды в начале и в конце каждого участка системы.
Передачу теплоты на участке Qy4, Вт (ккал/ч), через стенки трубы
длиной /тр можно представить как
ФуЧ~<7тр ^тр>	(VII.70)
где <?Тр — теплоотдача 1 м трубы, Вт/м; можно определять в зависимости ог
диаметра, положения (вертикальное или горизонтальное) трубы и температуры
теплоносителя (см приложение 1)
Передачу теплоты на участке можно также получить по уравнению
Qyq — буЧ С (/Пач—^кон)»	(VII 71)
где СуЧ — расход воды на участке, кг/ч; /пач и £кон — температура воды в на-
чале и в конце участка, ° С
По формулам (VI 1.70) и (VI 1.71) находят
9тр ^тр
/цоп “ ^нач —	7	•	(VII 72)
СС/уч
Тепловой расчет длинных участков выполняют дважды, принимая
при вторичном определении уточненную среднюю температур) во-
ды на участке.
— 215 -
Тепловой расчет начинают с первого участка от теплообменника,
считая /нач = tB. Принимая найденную fKOH в качестве £нач для по-
следующего участка, продолжают расчет й таким путем определяют
температуру (а следовательно, и плотность) воды в каждой точке систе-
мы, в том числе при входе воды в приборы»
Пример V1L16. Определим теплопередачу в помещение при = 18°С и
температуру воды в конце участка неизолированной вертикальной трубы
©У 20 мм, длиной 2,1 м, еоли расход воды буч = 86 кг/ч и tHa4 — 89,4° С»
Решение сводим в табл. VII.24.
Тдбли^а VII 24. ( Тепловой расчет участка системы водяного отопления
Ном,ер участка	и/jm	р. ь	а £ сГ	о о В" св JC	У И	о о 7 в* св И	JS ю Ь.	хе bia	ж о X 7 О’ Ju	J
7	86	2,1	20	89,4	18	71,4	76	160	1,6	87,8
Уточняющий гидравлический расчет проводят в том случае, если
обнаружится значительное различие между потерями давления в сис-
теме Дрпот и действительным располагаемым циркуляционным давле-
нием ДрД, которое определяют по формуле

' N 1
X hi (Pz+1-Pi)± Л1( P« —Рг) •
(VII. 73)
Первый член правой части формулы (VI 1.73) повторяет формулу
(VI 32), которую теперь уже можно использовать, второй — включает
плотность обратной воды при ее действительной температуре.
Гидравлический расчет системы уточняют, если Дрпот < 0,85
Дрр или Дрпот >► Дрр. Однако в этом случае при гидравлическом пере-
счете допустимо тепловой расчет труб не повторять.
Если окажется, что Дрпот <0,7 Драили Дрпот > 1,15 Др£, то
уточняют не только гидравлический расчет, но и тепловой расчет
труб, т е. фактически делают заново весь расчет. При удачно выполнен-
ном предварительном гидравлическом расчете, когда Дрпот = (0,854-
4- 1,0) Дрр, гидравлический и тепловой расчеты оставляют без изме-
нений
Данные теплового расчета труб используют при расчете площади
нагревательной поверхности приборов. Необходимую тепловую мощ-
ность Qnp каждого прибора уменьшают на величину 0,9 SQTp, т. е. на
суммарную полезную теплопередачу через стенки труб, имеющихся
в помещении (полная теплопередача на отдельных участках известна
из теплового расчета). Среднюю температуру воды для расчета площа-
ди каждого прибора определяют по действительным значениям тепло-
вой мощности, расхода и температуры воды при входе в прибор.
— 216 —
Глава Vfll. ТЕПЛОВОЙ расчет отопительных приборов
VHI.1. КОЭФФИЦИЕНТ ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ ПРИБОРОВ
Интенсивность теплового потока от теплоносителя через стенку при-
бора в помещение зависит прежде всего от условий теплообмена у
внешней поверхности прибора и характеризуется коэффициентом теп-
лопередачи прибора. Коэффициент теплопередачи
выражает плот ность теплового пбтока на внешней поверхности стенки
прибора, отнесенного к разности температуры теплоносителя и воздуха.
Коэффициент теплопередачи каждого вновь создаваемого отопи-
тельного прибора устанавливают опытным путем без разделения теп-
лового Потока на части, выражающие передачу теплоты конвекцией и
радиацией, вследствие наличия многих факторов, влияющих на этот
коэффициент Прямо пли косвенно и затрудняющих точное его опреде-
ление расчетным путем. Эти факторы делят на основные, определяю-
щие величину Лпр, и второстепенные, влияющие на его величину
в сравнительно узких пределах.
Основные факторы, определяющие величину коэффициента тепло-
передачи отопительного прибора, — это, во-первых, вид и конструк-
тивные особенности, во-вторых, температурный напор при эксплуа-
тации прибора.
Вид прибора позволяет заранее судить о возможной величине коэф-
фициента теплопередачи. На рис. VIII.1 для основных видов прибо-
ров показаны области значений коэффициента теплопередачи прй од-
них и тех же температурных условиях. Как видим, для гладкотрубных
приборов характерны сравнительно высокие, для секционных радиато-
ров — средние, для конвекторов и ребристых труб — низкие значе-
ния коэффициента теплопередачи. В пределах каждой области коэффи-
циент теплопередачи /?пр изменяется в зависимости от конструктивных
особенностей прибора того или иного типа.
Для гладкотрубных приборов &Пр уменьшается при увеличении ди-
аметра и числа параллельных труб. Это объясняется уменьшением ин-
тенсивности конвективного теплообмена у поверхности верхней части
прибора, омываемой воздухом, подогревшимся внизу, и взаимным
экранированием поверхностей труб, расположенных близко друг к дру-
гу, вследствие чего в помещение попадает только часть излучения.
Для бетонных панельных радиаторов knp зависит от их положения
(горизонтального или вертикального) в помещении и уменьшается по
мере увеличения высоты и длины приборов.
Уменьшение /гпр ребристых труб по сравнению с гладкостенными *
приборами объясняется падением температуры поверхности по длине
ребра и взаимным экранированием поверхностей смежных ребер, об-
ращенных друг к другу. Коэффициент теплопередачи уменьшается так-
же с увеличением числа ребристых труб, помещенных одна над дру-
гой (как и для гладких труб).
У секционных радиаторов по тем же причинам на величину /гпр
влияют форма и число колонок в секции, расстояние между смежными
секциями, глубина и высота секции (чем выше секция, тем ниже &ир),
а также число секций.
— 217 —
Рис VIIf.I. Области значений коэффн
циента теплопередачи отопительных
приборов при Л/ср=64,5° С
1 — гладкотрубных приборов; 2 — ра-
диаторов панельных; 3 — радиаторов
секционных; 4 — конвекторов, ребри-
стых труб
У конвекторов /гпр зависит, кроме отмеченного выше, от толщины,
высоты и шага ребер нагревателя. Наибольшее значение /?ир получено,
например, при расстоянии около 6 мм между ребрами размером 50X
X 100 мм.
Вторым основным фактором, определяющим величину /гир в экс-
плуатационных условиях, является температурный напор Л/, т. е.
разность между температурой теплоносителя /т и температурой окру-
жающей прибор среды /в:
=	(VIII 1)
При этом наибольшему температурному напору соответствует наи-
высшее значение коэффициента теплопередачи (см. пунктирные линии
на рис. VIII.1).
Температуру теплоносителя — воды принято вычислять при экс-
периментах как среднеарифметическую между температурой воды, вхо-
дящей и выходящей из прибора, т. е. /т = /ср, хотя в действительности
средняя температура воды в приборе ниже среднеарифметической.
Поэтому температурный напор, вычисляемый при среднеарифметичес-
ком значении температуры воды, т. е. Д/ср — /ср — tB, является от-
носительной расчетной величиной, принимаемой при испытаниях, а
затем и при определении необходимой площади нагревательной по
верхности конкретного прибора
Результаты экспериментов по определению коэффициента тепло-
передачи для каждого нового отопительного прибора обрабатывают
в виде эмпирической зависимости
(VIII 2)
где т, п, р — экспериментальные числовые показатели, выражающие влияние
конструктивных и гидравлических особенностей прибора на его коэффициент
теплопередачи; G — относительный расход воды в приборе, связывающий изме-
нение коэффициента теплопередачи с гидравлическим режимом в приборе и сте-
пенью равномерности температурного поля на внешней поверхности прибора.
Относительный расход воды — это отношение действительного рас-
хода воды в приборе к расходу, принятому при испытании образца
— 218 -
прибора. При испытании образцов конвекторов принят расход воды
300 кг/ч, поэтому для этих приборов
G=Gnp/300,	(VIII.3)
а для ребристых труб — 35 кг/ч, т. е.
G=Gnil/35,	(VIII За)
где Gnp — действительный расход воды в приборе, кг/ч,
При испытании образцов секционных и панельных радиаторов ис-
пользуют расход воды 17,4 кг/(ч-м2 эп), т. е. расход, отнесенный к 1 м2
Эквивалентной площади (эп) нагревательной поверхности прибора.
Поэтому для радиаторов коэффициент теплопередачи рассчитывают
ио формуле
^np-AH_A/"p(G/fnp)P ,	(VIII.4)
в( которой относительный расход воды, равный
G —Gnp/I7,4,	(VIII 5)
отнесен к 1 м3 эквивалентной площади путем деления на Спр, т. е.
на расчетную площадь нагревательной поверхности прибора. ы
Значения коэффициента т в формулах (VIII.2) и (VIII.4), указывае-
мые заводом-изготовителем в паспорте отопительных приборов, искус-
ственно уменьшают на 5%. При этом имеется в виду необходимость
возмещения дополнительной (не учитываемой при расчете теплопотерь
через наружные ограждения помещения) потери теплоты через стену
или световой проем, вызванной размещением около них прибора.
Строго говоря, эта дополнительная потеря теплоты не всегда равна 5%
Основных теплопотерь и при расчете расхода воды, подаваемой в при-
бор, учитывается путем введения коэффициента [см. формулу (Vi 1.5)
итабл. VII.1).
' Среди второстепенных факторов, влияющих на коэффициент тепло-
передачи, выделим расход воды Gnp, включенный в формулы (VIII.2) ц
(VIII.4). В зависимости от расхода воды изменяются скорость и харак-
тер движения воды в приборе, т е условия теплообмена у его внутрен-
ней поверхности Кроме того, изменяется степень равномерности тем-
пературного поля на наружной поверхности прибора
На равномерности температурного поля на внешней поверхности от-
ражается также характер циркуляции воды в приборе, связанный с
местами ее подвода и отвода (вверх)/ или внизу прибора), т. е. способ со-
единения прибора с теплопроводами. Способ соединения прибора или
pro нагревательных элементов с трубами, изменяющий условия пода-
чи, растекания, внутренней циркуляции, слияния и отведения потоков
роды, отображают схемой присоединения. Основные схемы присоедине-
ния отопительных приборов к теплопроводам приведены в табл VIII. 1.
[ Отопительные приборы в зависимости от их гидравлических осо-
бенностей разделены на три группы. Радиаторы секционные и панель-
ные выделены в первую группу, конвекторы с кожухом — в третью, ос-
тальные приборы с трубчатыми нагревательными элементами сведены
Ро вторую группу.
-> 219 —
Таблица VIII I. Схемы присоединения отопительных приборов
к трубам Систем водяного отопления
Vo вхемв —' >	Схема присоединения	1ft ехемы
	Радиаторы чугунные секционные, стальные панельные типов РСВ, РСГ	э 1
2
3
1
2
3
4
Конвекторы типов «Аккорд»,
КП, «Прогресс», ребристые
и гладкие трубы
Схема присоединения
Конвекторы с кожухом типов
«Комфорт», «Ритм», КВ
7
8
9
Гидравлическая особенность каждой схемы присоединения в преде-
лах одной группы приборов отражена на эскизах (см табл. VIII.1)
направлением движения воды (первая и третья группы) или формой сое-
динения отдельных нагревательных элементов прибора (вторая груп-
па)
На эскизах первой группы изображены три основные схемы присое-
динения труб к радиаторам? схема № 1 — односторонняя и разносторон-
220 —
Таблица VI 11,2. Расчетные формулы коэффициента теплопередачи
отопительных приборов (по данным НИ ИСТ и ВНИИГС)
Отопительный прибор	Расход теплоносителя		схемы присоеди- нения по табл. VIII.1	Коэффициент теплопередачи fe„D. ВТ/(К маэп) up
	стандарт- ный ^ст* кг/(ч М2ЭП'	относи- тельный		
Радиаторы				
Радиатор чугунный сек- ционный		<7,0	Г 2 3	2,25A/®’3OG°«030 «р 3,78 A/®/ ,5G°*080 ср 2,21A^25G°-070
	17,4	>7,0	1 2 3	2,38 А30 4,42А/°р15 2,53Аф25
Радиатор стальной па цельный типа РСВ	17.4	<7,0	1 3	% 2,25&?’30 G°-013 l,78A/V°G«-o45
		>7,0	1 3	Чч, 2,30 А/®’30 ср 1,95А/®’3° ср
РСГ-1	17,4	<8,6 >8,6	со со	l,90A^34G°. 060 2.12А/9’34 ср
РСГ-2	17,4	<17,2	1* 3	г.гбА/Ор’30^.”1» 1.85Д/® 30 G°>066 ср
		>17,2	1 3	2,35 А^ 30 2,23A^D30
221
Продолжение табл. VIII.2
Отопительный прибор	Расход теплоносителя		№ схемы присоеди- нения по табл VIII 1	Коэффициент теплопередачи ^Пр< Вт/(К-меэп)
	стандарт- ный ^ст кг/ч	относи- тельный £пр		
Конвекторы, ребристые и гладкие трубы				
Конвектор типов «Ком{)орт-20», «Ритм»	300,0	^-<0,3 300^ Z2 ** °пр	1 1	2,08А/0,35 G0-180 ср 1,825А/°^35G° >07 *
		300 >0,3		
«Аккорд» КВ-20	300,0 300,0	300 fiip 300	2 2	3,41А/о,2<) б».03» -ф*** ср 2,77 Д/0’25 G0’100ф*** ср
*тт   ” 	' ' Трубы ребристые	35,0	Спр 35	1 2 3	2,25A/°p30G0«080 2,035А/°^3° G° >08° 1,84А/°^30 G0 •080
Гладкотрубныи прибор диаметром, мм: Ру 32 Ру=-Ю—100	—	—	, 1 1 2, 3, 4 1 1 (2,3,4	2.О7А?0;32 1,92 А/° 32 ср 1,84Л(?р32 I.57MJ;32
* При двухрядной установке по схеме № 1 fenn==2,26 Д/0,3®
ср
450 кг/ч).
_ G „/300— О,П8
*♦ Ьолее точно G= ---—------------
0 92
Поправка на Д/пр составляет ф=1—0 002 Л^пр
(расход воды от 50 до
няя для движения воды сверху вниз, схема № 2 — разносторон-
няя для движения воды снизу вниз и схема № 3 — односторонняя для
движения воды снизу вверх (разностороннюю практически не применя-
ют), Для радиаторов типа РСГ возможно лишь одностороннее присоеди-
нение по схемам № 1 и 3.
На эскизах второй группы показана установка нагревательных эле-
ментов приборов в один — четыре яруса (схемы № 1—7) и в два ряда
(схемы № 8 и 9) с последовательным по движению воды соединением
— 222 —
Таблица VII1.3. Влияние окраски нагревательной поверхности
на теплопередачу радиаторов
Гии радиатора	Состав и цвет красителя	Изменение тепло- передачи, %
1угунный секци-	Цинковые белила	+ 2,2
ННЫЙ	Терракотовая краска, растворенная в бензине (матовая поверхность)	+ 0,9
	То же, на олифе (блестящая поверх- ность)	— 1,7
	Алюминиевая краска, растворенная в	—8,5
легальной панель-	нитролаке То же	—13
йый		
(схемы № 2—4 и 8), параллельным соединением (схема № 5) и парал-
лельно-последовательным соединением элементов (схемы № 6, 7 и 9).
i На эскизах третьей группы приведены горизонтальное (схема № 1)
и вертикальное (схемы № 2—4) положения нагревательного элемента
|в кожухе конвектора, причем в схеме № 2 предусмотрено последова-
тельное соединение труб нагревательного элемента для движения во-
Ьы сверху вниз, в схеме № 3 — то же, но для движения воды снизу
Вверх, и в схеме № 4 —- параллельное соединение труб нагревательно-
го элемента для движения воды сверху вниз.
’ Гидравлические особенности рассмотренных схем присоединения
каждого отопительного прибора влияют на его теплопередачу, что учи-
тывается коэффициентом т в формулах (VIII.2) и (VII 1.4). В табл.
VlII.2 приведены формулы для определения коэффициента теплопереда-
чи приборов при различных схемах присоединения (см. табл. VIII. 1)
(Лпр в ккал/ч может быть найден путем деления значения т на 1,163).
При соединении конвекторов «Аккорд» с трубами по схемам, изоб-
раженным в табл. VIII. 1, коэффициент т равен:
№ схемы присоединения................. 4	5	7	8	9
т . . •............................ 2,94	3,21	2,90	2,99	2,70
Формулы для определения коэффициента теплопередачи снятых с
производства конвекторов: плинтусных стальных типа КП, низких
ртальных двухтрубных типа «Прогресс», плинтусных чугунных типа
/1Т-10 даны в первом издании (1977 г.) данной книги.
! По приведенным формулам определяют полезную теплопередачу
^ерез 1 м2 эквивалентной площади неокрашенных приборов. Наруж-
ная окраска влияет на теплопередачу отопительных приборов с гладкой
поверхностью и практически не отражается на теплопередаче приборов
$ ребристой поверхностью. Краски, обладающие повышенной излу-
чательной способностью, увеличивают теплопередачу приборов. Опыт-
ные данные об изменении теплопередачи окрашенных радиаторов при-
Гдены в табл. VIII.3 [23].
Полезная теплопередача отопительных приборов может изменяться
^Не только из-за их окраски, но и вследствие установки приборов в
Нишах стен или с декоративными ограждениями. На коэффициент теп-
— 223 —
лопередачи могут влиять также качество обработки внешней поверхно-
сти, загрязненность внутренней поверхности, наличие воздуха* В при-
боре и другие эксплуатационные факторы.
VHI.2. эквивалентная нагревательная поверхность приборов.
При разработке новой конструкции отопительного прибора и при
изготовлении его на заводе стремятся, с одной стороны, повысить ко-
эффициент теплопередачи, с другой — увеличить площадь внешней по-
верхности каждого элемента как измерителя, Определяющего объем вы-
пускаемой продукции (даже в ущерб коэффициенту теплопередачи).
Для получения единого теплотехнического и производственного
показателя в 1957 г. введено измерение теплоотдающей поверхности
всех отопительных приборов в условных единицах площади. За услов-
ную единицу принят квадратный метр эквивалентной площади (м2эп).
Такое измерение площади нагревательной поверхности призвано
стимулировать выпуск совершенных в теплотехническом отношении
приборов. *
Квадратным метром эквивалентной площади называется такая пло-
щадь теплоотдающей поверхности стандартно установленного ото-
пительного прибора, через которую при средней температуре теплоно-
сителя в приборе 82,5°С в воздух с температурой 18°С передается теп-
ловой поток мощностью 506 Вт (435 ккал/ч). За стандартную прини-
мается открытая установка прибора у наружной стены с односторон-
ним присоединением к трубам, причем горячая вода подводится к при-
бору сверху
При температуре входящей воды /вх = 95°С и выходящей /вык =
= 70°С перепад температуры воды в приборе
Д^пр ~ ^вх-”^вых = 95—70 = 25° С,
а средняя температура воды
/ср=0,5 (/вх + /вых)=0,5 (95 + 70) =82,5 °C.
Отсюда получаем стандартный температурный напор при теплоно-
сителе-воде по формуле (VII 1.1)
А^р = ^ср— /в = 82.5—18 = 64,5 °C,
выбранный за расчетный при сравнении теплотехнических показа-
телей отопительных приборов (см. рис. VIII. 1).
Для передачи в помещение 506 Вт (435 ккал/ч) необходимо в рас-
чете на 1 м2 эквивалентной площади пропустить через отопительный
прибор следующее количество воды [по формуле (VI.2 6)11
0,86-506
G —--------= 17,4 кг/(ч-м8 эп)
95 — 70	'
Г 435	1
G = ; ——— = 17,4 кг(ч-ма эп)|.
[	1 (95—70)	v ']
Этот расход воды используют как стандартный при испытаниях
(определении коэффициента теплопередачи) радиаторов новых типов, по-
этому цифра 17,4 входит в знаменатель формулы (VIII.5) и в табл. VIII.
— 224 —
t (конвекторы испытывают при расходе воды 300 кг/ч, т,. е. о отступле-
нием от условий определения эквивалентной площади).
В Один из ранее выпускавшихся типов чугунных секционных радиа-
торов — радиатор типа Н-136 — принят за эталон. Через 1 м2 внеш-
вей физической поверхности эталонного радиатора (площадь четырех
секций) при испытании в стандартных условиях передается в помеще-
ние тепловой поток, равный 506 Вт (435 ккал/ч). Следовательно, экви-
валентная площадь теплоотдающей поверхности эталонного радиатора
(равна его физической площади.
’ Сопоставление эквивалентной площади поверхности одного эле-
мента какого-либо отопительного прибора с физической площадью
;го поверхности дает возможность судить об относительной теплотех-
нической эффективности прибора (см табл V.2)
Любой отопительный прибор будет совершеннее в теплотехничес-
ком отношении эталонного радиатора, если его эквивалентная площадь
F3 будет больше площади внешней физической поверхности F$. Напри-
мер, если прибор имеет Fэ = 6 м2 эп и F$ — 5 м2, то теплопередача
через 1 м2 поверхности составит 506-j = 607 Вт/м2 [522 ккал/(ч«м2)|,
г. е. на 20% больше, чем теплопередача через 1 м2 поверхности эталон-
ного радиатора.
Чем совершеннее в теплотехническом отношении отопительный при-
бор, тем меньше площадь его физической поверхности, через которую
нередается тепловой поток 506 Вт (435 ккал/ч). Например, 1000 м*
стальных панельных радиаторов имеют эквивалентную площадь при-
мерно 1400 м2, а 1000 м2 ребристых труб — только 690 м2 эп.
На основании уравнения (VIII.2) можно написать формулу для оп-
ределения поверхностной плотности теплового потока q9t передаваемо-
го через 1 м2 эквивалентной площади любого отопительного прибора!
= *пр Д,Ср =3 (т A/J, G₽) А/Ср mMl+n Gp.	(VIII .6)
Формула (VIII.6) приведена без учета уравнения (VIII.4) для радиа-
торов, в которое входит расчетная площадь прибора Fup, заранее не-
известная. Поэтому значения q9, вычисляемые по формуле (VIII.6)
для4секционных и панельных радиаторов, будут несколько преувели-
чены, т. е. будут отличаться от действительных. В связи с этим при рао-
, чете площади таких приборов требуется вводить повышающий попра-
вочный коэффициент, равный F?p [см. формулу (VIII.4)1.
; В формуле (VIII.6) температурный напор Д/Ор зависит от средней
^температуры воды в приборах tCT>.
В однотрубных системах водяного отопления с последовательно сое-
диненными приборами обычно известна температура воды, входящей в
прибор /вх, а температура воды, выходящей из него, зависит от расхо-
да воды в приборе Gnp. Поэтому выражение для определения £ср на-
! пишем в виде, удобном для пользования»
?	0,5Qnp
f	^ср =’^вх~0»5А/Пр=>^вх— ~	4	(VIII.7)
1 ипр
«' где <?пр — тепловая мощность отопительного прибора.
£.8 Зак 1303	— 225 —
В двухтрубных системах водяного отопления с параллельно сое-
диненными отопительными приборами температуру воды, входящей и
выходящей из прибора, в большинстве случаев выбирают без учета ее
понижения вследствие охлаждения в подающих теплопроводах. За тем-
пературу воды, входящей в каждый прибор, принимают начальную тем-
пературу горячей воды в системе /г, за температуру воды, выходящей
из каждого прибора, — конечную температуру охлажденной воды в
системе to. Тогда средняя температура воды в приборах.’
*ср — 0,5 (ZBx + /BbIx)-0,5 (/г+М,	(VIII.8)
, Помимо температурного напора на плотность теплового потока при-
бора влияют, как известно, расход, а также характер движения воды
в приборе, обусловленный способом его соединения с трубами.
Характер и значение этих факторов проследим на примере чугун-
ных секционных радиаторов. В табл. VIII.4 приведены показатели
плотности- теплового потока для указанных радиаторов при одном и
том же температурном напоре Д/ср = 64,5°С и изменении относитель-
ного расхода воды G/Fnv от 1 до 7.
При относительном расходе воды G/Fap = 1, характерном для при-
боров в двухтрубных системах отопления, тепловой поток при переходе
от схемы № 1 к схеме № 2 сокращается на 10%, при переходе к схеме
№ 3 на 20%. При увеличении относительного расхода воды от 1 до 7
плотность теплового потока возрастает, но в различной степени для
рассматриваемых трех схем. При схеме движения воды в приборе сверху-
вниз (схема № 1) плотность теплового потока увеличивается всего на
6%. При схеме движения воды снизу-вниз (схема № 2) заметно наибо.-
лее значительное возрастание q3 (на 17%), причем плотность теплового
потока приближается к плотности потока при схеме № 1. Это свиде-
тельствует о технико-экономической целесообразности применения
чу гунных секционных радиаторов в горизонтальных однотрубных сис-
темах отопления с значительным расходом воды.
При схеме движения воды снизу-вверх (схема № 3) плотность теп-
лового потока возрастает максимально на 15%. Однако и предельное
значение q3 для схемы движения воды снизу вверх существенно ниже
(на 13%) аналогичных значений для других схем, в связи с чем соот-
ветственно увеличивается площадь приборов. Правда, разносторонняя
подача и отведение воды способствуют дополнительному увеличению
плотности теплового потока при схеме движения воды снизу-вверх
(схема № 3), но подобное присоединение труб к приборам редко встре-
чается на практике.
Следовательно, нельзя считать рациональным использование сек-
ционных и панельных колончатых радиаторов в вертикальных одно-
трубных системах с «опрокинутым», а иногда и «П-образным» движени-
ем воды в стояках. Введение в однотрубные стояки по каким-либо со-
ображениям замыкающих участков у колончатых радиаторов со схе-
мой движения воды снизу-вверх сокращает расход воды в приборах и
поэтому приводит к еще большему увеличению их площади.
Подобная же закономерность характерна и для отопительных при-
боров с многоярусными трубчатыми греющими элементами, хотя она
— 226 —
Таблица VIIL4. Поверхностная плотность теплового потока qt
чугунных секционных радиаторов при Д/Ср = 64,5°С
Схема присоединения (см. табл. VIII. 1)	Плотность теплового потока	Вт/(маэп), при относительном расходе водь О/Дпр					
	1		5		1	7	
	Вт/м’	%	Вт/м'	%	| Вт/м3	%
1—сверху вниз	|506|	100	532	105	537	108
2—снизу—вниз	455	90	518	102	532	105
3—снизу вверх	404	80	452	89	463	92
проявляется менее заметно. Так, например, исследованиями в МИСИ
им. В. В. Куйбышева установлено, что теплопередача двухъярусного
гладкотрубного прибора, состоящего из горизонтальных труб dH =
= 76 мм, последовательно соединенных по теплоносителю — воде,
уменьшается при переходе от схемы движения воды сверху-вниз к схе-
ме снизу вверх на 9%; при этом возрастает неравномерность теплопере-
дачи каждой из труб.
VIII.3. РАСЧЕТ ПЛОЩАДИ НАГРЕВАТЕЛЬНОЙ ПОВЕРХНОСТИ ПРИБОРОВ
Требуемую площадь отопительных приборов Fg, м2 эквивалентной
площади, необходимую для обогревания помещения, определяют по
формуле
/ъ-ОпрЛ/э»	(VII1.9)
где Qnp — необходимая теплоотдача приборов в рассматриваемое помещение,
равная
Qnp = Qn —0»9Qtp>	(VIII. 10)
— расчетные теплопотери помещения (тепловая нагрузка этажестояка),
Вт (ккап/ч); QTp — теплоотдача открыто расположенных теплопроводов (стоя-
ков, ветвей, подводок) в пределах помещения, вычисляемая по формуле
QTp	ZB-)-^г/г»	(VIII. 11)
qB и qr — теплоотдача 1 м соответственно вертикальных и горизонтальных труб,
Вт/м [ккал/(ч-м)]; для неизолированных труб теплоотдачу принимают по при-
ложению 1 исходя из диаметра и расположения труб, а также разности темпера-
туры теплоносителя (tT при входе в рассматриваемое помещение) и воздуха (/в)
в помещении; 1В и Zr — длина вертикальных и горизонтальных труб в пределах
помещения, м.
Теплоотдачу 1 м изолированных труб в помещении определяют по
прилож. 2.
В формуле (VIII.9) <7э — плотность теплового потока, передаваемо-
го через 1 ма эквивалентной площади прибора, Вт/м2эп [ккал/(ч«м2эп)1;
вычисляется по формуле (VIII.6) о использованием данных табл.
VIII.2 в зависимости от типа прибора, расхода воды и схемы присое-
динения по табл. VIII, 1.
Для определения температурного напора А/ср при расчетах по фор-
муле (VIII.6) вычисляют среднюю температуру воды в приборе рас-
8*
— 227 —
сматриваемого помещения с теплопотерями Qn, используя формулы
(VII 1.7) и (VIII.8):
при однотрубном стояке (однотрубной ветви)
( - -	0<50тт\
2 +-^5 ₽х ₽./сСст1	(VIII. 12)
при двухтрубном стояке
^ср»0,5рг-(2^м +2Д/п.ст)-МоЬ	(VIII.13)
где 1Г и t0 — расчетная температура горячей и обратной воды в системе отопле-
ния, °C; SQn — сумма расчетных теплопотерь помещений, расположенных до
рассматриваемого помещения, считая по направлению движения воды в трубах
стояка (ветви).
Суммарное понижение температуры воды на участках подающей ма-
гистрали 2Д/М от теплообменника до стояка (ветви) с рассчитываемым
прибором определяется отдельным расчетом по [1,23]. Ориентировочно
2Д/М может быть найдено при использовании следующих приблизи-
тельных показателей понижения температуры воды на 10 м изолиро-
ванной подающей магистрали насосной системы отопления: при Dy =
= 25 — 40 мм на 0,4°С; при £)у 50 мм на 0,3° С; при dH = 76—108 мм
на 0,2°С; при du = 133 4- 159 мм на 0,ГС.
Суммарное понижение температуры воды на участках подающего
стояка 2Д/ПфСТ [формула (VIII. 13)] от магистрали до рассчитываемого
прибора вычисляют по формуле (VII.72).
Значения коэффициентов и в формуле (VIII. 12) приведены в
табл. VII.1 и VII.2. Коэффициент затекания воды а в рассчитываемый
прибор выражает отношение расходов воды в приборе Спр и в стояке
(ветви) GCT [см. формулу (VII.31)]. Для унифицированных приборных
узлов можно принимать следующие коэффициенты затекания воды:
для узлов с краном КРТ при присоединении приборов к стояку:
одностороннем .	.	,	,	.......... 1,0
двустороннем........................................    0,50
для узлов	== 15 или 20 мм) с колончатым радиатором,
краном КРП и осевым замыкающим участком при присоединении
приборов к стояку:
одностороннем .	.	.	.	.......... 0,33
двустороннем..........................................  0,17
то же, со смещенным замыкающим участком при присоединении
приборов к стояку:
одностороннем, подводки прямые .	........ 0,50
то же, подводки с утками................................0,33
двустороннем . .	.	.	................................ 0,20
Для приборных узлов с замыкающими участками при отопитель,
ных приборах другого вида, а также для стояков малоэтажных зда-
ний значение а определяют расчетом (см. п. VII.5 и VII.6).
!’ При скрытой прокладке теплопроводов в бороздах наружных стен
или при совмещении их со строительными конструкциями следует оп-
ределять дополнительное охлаждение воды в трубах, связанное как с
полезной теплоотдачей (для поддержания требуемой /в), так и с бес-
— 228 —
Таблица VIII.5. Значения коэффициента ф, учитывающего расход воды
.—, -  _______________ и схему присоединения отопительного прибора или блока приборов_______
Отопительный прибор	Л» схемы присоединения по табл VIII.1		......	V	rwtn W«F1VFH.CL «&|/nwpVD Значения <p при расходе воды в подводке к прибору иля к блоку приборов G, кг/«							
		20	35	60	100	200	300	500	|	1000
Радиатор^ чугунный секцион- ный при С/Л™:	( 1	2,26	2,30	2,34	2,37	2,42	2,45	2,49	2,54
С 7,0		3,82	4,0	4,17	4,35	4,60	4,75	4,94	5^23
>7,0	1 3	2,23	2,32	2,41	2,50	2,62	2.70	2,80	2,93
	1, 2, 3		<Pi = 2,38;	ф2=4,42; фя = 2,53 независимо от ра				схода вод]	
Радиатор РСВ при G(F™'.		2,25	2,27 |						
<7,0	/ 1			2,29 I	2,30 I	2,32 I	2,33 I	2,35 I	2,37
>7,0	1 з 1, 3	1,79	1,84 1	1,88 1	1,93 1 Ф1 = 2,30	1,99 1 ; Фз=1»	2,02 95	2,07 J	2^14
Радиатор РСГ-1 при G/FnpJ	1, 3		1,97						
<8,6		1,91 ।		2,02	2,07	2,15 ,	2,19	2,19	
1	>8,6 ю Радиатор РСГ-2 при G/Fnp5 g	<17,2	1» з / 1	2,26	2,28	2,30	Ф1,з — 2,12 2,31 I 2,34		2,35	2,37	
	1 з	1,87	1.94	2,01	2,08	2.17	2.23	2,31	1 	
I >17,2	1» з				Ф1= 2,35;	<ра=2,23			
Конвекторы:		1,28	1,41						
КН-20, КО-20	1			1,56	1,69	1,77	1,83	1,89		-
КА	2	3,14	3,20	3,25	3,30	3,37	3,41	3,46	
К2А	4	2,71	2,76	2,80	2,84	2,90	2,94	2,98		
КА	5	2,96	3,01	3,06	3,11	3,17	3,21	3,26			
К2А	7	2,67	2,72	2,76	2,81	2,86	2,90	2,94	-
К2А	8	2,76	2,80	2,85	2,89	2,95	2,99	3,04	—
К2А	9	2,49	2,53	2,57	2,61	2,67	2,70	2,74		
КВ-20	2	2,Н	2,23	2,36	2,48	2,66	2,77	2,92		
Трубы ребристые	, 1	2,15	2,25	2,35	2,45	2,59	2,67	2,78	2,94
	J 2	1,95	2,04	2,12	2,21	2,34	2,42	2,52	2,66
	1 з	1,76	1,84	1,92	2,00	2,12	2,19	2,28	2,41
Гладкотрубный прибор £>у, мм: 32 40—100	{ 2/3, 4 { 2, 3, 4				Ф1 = Ф = Ф1 = ф а	= 2,07 = 1,92 = 1,84 «1,57			
Таблица VIII.6. Значения показателя р [к формуле (VIII.16)|
Отопительный прибор	Значения р при схеме присоединения прибора (см табл. VIII 1)		
	1	1	2		3
Радиаторы:			
чугунный секционный	0,030	0,080	0,070
РСВ	0,013	— "1	0,045
РСГ-1	0,050	—,	0,050
РСГ-2	0,016	—,	0,066
Ребристая труба	0,080	0,080	0,080
полезными теплопотерями через наружные ограждения [291, и учиты-
вать его при расчете /ср по формуле (VIII.12).
Для упрощения расчетов формула (VIII.6) может быть представ-
лена в виде:
<79=фД/*+"(	(VIII. 14)
когда поверхностная плотность теплового потока q9, Вт/(м2 эп) ставит-
ся в зависимость только от температурного напора с поправочным коэф-
фициентом <р, равным
(p ^mGp ,	(VIII. 15)
учитывающим конструктивные особенности (коэффициенты т и р —-
см. табл. VIII.2), схему присоединения (см. табл. VIII.1) и относитель-
ный расход воды (G) в отопительном приборе. Поправочный коэффи-
циент ср может быть заранее вычислен (табл. VIII.5). Тогда вычисление
плотности теплового потока q9 будет сводиться к определению темпе-
ратурного напора Д/ср при показателе степени 1 4- п (значения коэф-
фициента п приведены в табл. VIII.2).
Расчетную эквивалентную площадь приборов в помещении Fnp,
м2 эп, вычисляют после определения требуемой площади по формуле
(VIII.9).
Для радиаторов, у которых относительный расход воды G/Fnp
не превышает определенных значений (см. табл. VIII.2), а также для
ребристых труб
Fnp-F]+₽	(VIII. 16)
с учетом примечания к формуле (VIII.6). Необходимые для расчетов
значения показателя р приведены в табл. VIII.6.
Для всех отопительных приборов, включая радиаторы при боль-
ших значениях G/Fnp (см. табл. VIII.2), когда &пр уже не зависит от
расхода воды, расчетная площадь приборов не отличается от требуе-
мой:
' Fnp = Fa.	(VIII. 17)
— 2?0 —
Рис VIH.2. Номо-
грамма для опреде-
ления плотности теп-
лового потока оэ на
эквивалентной пло-
щади 1 м2 отопитель-
ных приборов
1 — радиаторы чу-
гунные секционные
и РСВ при движе-
нии воды сверху
вниз, радиаторы
РСГ, конвекторы
«Прогресс 15», глад-
котрубные приборы
2 — радиаторы 4V-
гунные секционные
при движении во-
ды снизу — вниз, 3 —
то же, и РСВ при
движении воды сни-
зу вверх; 4 — реб-
ристые трубы и кон-
векторы ЛТ 10. 5 —
конвекторы «Прог-
ресс 20», б — ради-
аторы КЛТ и кон-
векторы «Аккорд»;
7 — конвекторы
«Комфорт»
Если при гидравлическом расчете требуется знать размеры отопи-
тельных приборов, в том числе приборов,'снятых с производства, эти
размеры можно определить точнее, чем по данным табл. V.3, исполь-
зуя номограмму на рис. VIII.2. По номограмме находят плотность теп-
лового потока q3 на эквивалентной площади 1 м3 рассматриваемого при-
бора в зависимости от расхода воды G в стояке (ветви) однотрубной си-
стемы и суммарной расчетной тепловой нагрузки перед прибором
2 <?р = Ф + 0с2А/м +S<?n+0.5Qn/a,	(VIII.18)
где Ф = Gc (150 — /г) — фиктивная тепловая нагрузка, учитывающая пониже-
ние расчетной температуры горячей воды в системе относительно температуры
150° С, принятой за исходную при составлении номограммы. Остальные обозна-
чения такие же, как в формуле (VIII. 12).
Для приборов в двухтрубной системе отопления qQ определяют по
номограмме при условно-постоянном расходе воды в приборе G =
= 100 кг/ч и суммарной расчетной тепловой нагрузке
2 Qp = 100c (150—/ср)	(VIII. 19)
после вычисления /ср по формуле (VIII. 13).
Ход решения для приборов однотрубных и двухтрубных систем по-
казан в ключах на номограмме.
VIII.4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЧИСЛА ЭЛЕМЕНТОВ ПРИБОРОВ
ЧисЛо элементов отопительных приборов, предназначенных для
установки в помещении, вычисляют по расчетной эквивалентной пло-
щади нагревательной поверхности Flip.
Для секционных радиаторов число секций определяют по формуле
^пр В„
N=—— -£i,	(VIII.20)
/э Рз
где /э — эквивалентная площадь одной секции радиатора, м2 эп; Р2 — попра-
вочный коэффициент, учишвающий способ установки прибора в помещении
(см. рис. V, 13); при открытой установке Р2 — 1; 03 — поправочный коэффициент,
учитывающий число секций в одном радиаторе (Р3 = 1 при fnp = 2 ма эй))
для радиаюров типа М-140 вычисляется по формуле
0,06
Р3=з0,97 4-	[(VIII.21)
Эталонный радиатор Н-136 испытывали при наличии восьми сек-
ций, поэтому полученные теплотехнические зависимости справедливы
только для радиатора, имеющего площадь 2 м2. При числе секций мень-
ше восьми теплоотдача прибора относительно повышается под влиянием
увеличения теплового потока крайних секций, торцы которых свобод-
ны для теплообмена излучением с помещением, и его размеры могут
быть несколько сокращены. При числе секций более восьми влияние
крайних секций на теплоотдачу прибора уменьшается, и размеры при-
бора должны быть несколько увеличСНм*
Для эталонного радиатора Н-136 и других радиаторов с эквивалент-
ной плЬдадью одной секции 0,25 м2 (например, типа МС-90) коэффи-
циент р3 вычисляют по формуле
— 232 —
03=O,92-}-O,16/Fnp.	(VIII.221
В зависимости от числа секций N коэффициент 0 3 имеет следующие
значения?
N........... 3	4	5	6	7	8	9 10—11 12—14 15—18 19—25
........ 1,13 1,08 1,05 1,03 1,01 1 0,99 0,98	0,97	0,96	0,95
Расчетное число секций по формуле (VIII .20) редко получается це-
лым. При выборе целого числа секций радиатора допускают уменьше-
ние расчетной площади Fnp не более чем на 5% (но не более чем на
0,1 м2 эп). Так поступают с целью ограничения отклонения от расчет-
ной температуры в помещении (обычно приемлемо понижение на 1°С в
гражданских и на 2°С в производственных зданиях). Тогда минималь-
но допустимое число секций при данной Гпр по формуле (VIII.20)
Т'пр Рг 0,05Nf3 0з
VM =--------------------•	(VIII.23)
13 Р»
Подставляя выражение (VIII.21) для коэффициента 03, получим
формулу для определения минимально допустимого числа секций ра-
диатора типа М—140:
При вычислении по формуле (VI 11.24) к установке в помещении
принимается только ближайшее большее число секций
Число панельных радиаторов РСВ, РСГ, а также конвекторов с ко-
жухом, устанавливаемых в помещении открыто:
^пр
Л^—(VIII .25)
1э
где — эквивалентная площадь одного панельного радиатора или конвектора
с кожухом выбранной марки, м2 эп.
Число элементов конвекторов без кожуха или ребристых труб в яру-
се по вертикали и в ряду по горизонтали определяют по формуле
^пр
«А,
(VIII. 26)
где п — число ярусов и рядов элементов, составляющих прибор; /э — экви-
валентная площадь одного элемента конвектора или одной ребристой трубы при-
нятой длины, м2 эп.
Длина греющей трубы в ярусе или в ряду гладкотрудного прибора
составит
Рпр Ра
/ =-------—
(VIII. 27)
где 0а поправочный коэффициент, учитывающий наличие декоративного ук-
рытия труб 1см. пояснение к формуле (VIII.20)]; л — число ярусов или рядов
греющих труб, составляющих прибор; — эквивалентная площадь 1 м откры-
— 233 —
Таблица VIII.7. Площадь внешней поверхности 1 м вертикальных
и горизонтальных труб, открыто приложенных в помещениях
Диаметр, мм		Площадь трубы длиной 1 м		
условного прохода От	нару жный dn	внешней по- верхности f. м»	эквивалентная вертикальной трубы /в. м* эп	эквивалентная горизонтальной трубы h, м! эп
10	17,0	0,053	0,08	0,11
15	21,3	0,067	0,10	0,13
20	26,8	0,084	0,125	0,16
25	33,5	0,105	0,155	0,195
32	42,3	0,133	0,20	0,24
40	48	0,151	0,23	0,27
50	60	0,189	0,29	0,33
65	76	0,239	0,36	0,40
80	89	0,280	0,42	0,46
100	108	0,339	0,51	0,55
той горизонтальной трубы, м2 эп/м. Средние значения f3 гладких труб при обо-
гревании низкотемпературной водой даны в табл. VIII.7
При округлении дробного расчетного числа элементов приборов до
целого числа допустимо уменьшать /;пр не более чем на 5% (но не более
0,1 м2 эп). Таким образом, фактическая площадь нагревательной по-
верхности приборов всегда несколько отличается от расчетной, но не
должна быть меньше 0,95 Fvp.
Пример VIII. 1. Определим число секций чугунного радиатора типа МС-90-500,
устанавливаемого у наружной стены без ниши под подоконником (на рас-
стоянии ог него 40 мм) на пятом этаже 5-этажного здания, в двухтрубной насос-
ной системе водяного отопления с нижним расположением магистралей (см. рис.
V.17, б), если tP = 95° С, tQ = 70°С, /в = 20° С, понижение температуры воды
в подающей магистрали ЕД/М — 2°С, Qn — 1160 Вт (1000 ккал/ч).
Принимаем высоту этажа здания 2,5 м в чистоте, средние расход воды в стоя-
ке 250 кг/ч и диаметр трубРу 20 мм. Тогда суммарное понижение температуры во-
ды в подающем стояке, проложенном через I—IV этажи здания, найдем по фор-
муле (VII.72) с учетом формулы (VII.5):
ЕД/
Д. СТ —
78-10-1,02-1,03-3600
4187-250
= 2,8° С,
где 7« Вт/м—теплоотдача 1м вертикальной трубы по прилож. 1.
Расход воды в радиаторе по формуле (VI 1.5) с учетом формулы (V.2)
Qn р4 1160-1,02-1,03.3600
GuP=	4187(95 -2 -2,8 - 70) 52 кг/ч'
Средняя температура воды в радиаторе по формуле (VIII. 13) с учетом пони-
жения температуры воды в подающих магистрали и стояке
/Ср =0,5 (95—2—2,84-70) =80,1 ° С.
Температурный напор по формуле (VIII. 1)
Д/ср-80,1—20=60,1° С.
Плотность теплового потока определяем по формуле (VIII. 14), найдя для схе-
мы присоединения № 2 (снизу вниз) при малом расходе воды, когда G/F^ 7,
значение коэффициента <р по табл. VII 1.5 (с интерполяцией):
qd — 4,14-60,11,15 =460 Вт/м9 эп.
- 234 -
Теплоотдачу вертикальных (0,3 м) и горизонтальных (2,0 м) труб Dy 15 мм
начисляем при /вх = 95—2 — 2,8 эд 90* С и /ВЫх = 70°С по формуле (VIII. 11)
QTp =.59-0,154-77-0,354-37-0,15+50.1,65 = 124 Вт.
Требуемая эквивалентная площадь радиатора для помещения по формулам
(VIII.9) и (VIII. 10)
Гэ= (1160—0,9.124) • 460 = 2,28 м2 эп.
Расчетная эквивалентная площадь радиатора по формуле (VIII. 16) и табл.
VIII.6
Fnp = 2,281’08=2,44 м2 эп.
Проверяем значение относительного расхода воды в радиаторе по формуле
(VIII.5)
G/Fnp=52 : (17,4-2,44) =1,2<7,0, как принято.
Минимальное допустимое число секций радиатора МС-90-500 по формуле
(VIII.24)
Л^м = (2,44«1,05 —0,06) ; (1,02.0,25)=9,8 секции, где Р2 = 1,05.
Принимаем к установке ближайшее большее число, т. е. 10 секций,
Пример V1II.2. Определим число элементов низкого двухтрубного конвекто-
ра типа КА-к «Аккорд», устанавливаемого в помещении шириной 3 м, при Qu =
= 1400 Вт (1204 ккал/ч) и /в = 18° С, если прибор присоединяется по схеме № 2
(см. табл. VIII. 1) с трехходовым регулирующим краном к осевому обходному
участку открыто прокладываемой горизонтальной однотрубной ветви £)у 20 мм
(схему подводок к прибору см. применительно к рис. V.17, д) системы водяного
отопления при tr — 105°С, 2Д/М = 2° С, Свет == 340 кг/ч. Прибор находится в
первом помещении от начала ветви.
Средняя температура воды в приборе по формуле (VIII. 12)
/ср = 105 —2—(0,5-1400-1,03-1,04-3600) : (4187-340) = 101,IеС.
Плотность теплового потока определяем по формуле (VIII, 14) при темпера-
турном напоре Д/ср = 101,1—18 = 83,ГС и коэффициенте <р = 3,42 по табл.
VIII.5 (схема присоединения № 2,бпр = 340 кг/ч):
qa = 3,42-83,11,2 = 688 Вт/м2 эп.
Теплоотдача вертикальных (0,45 м) и горизонтальных (0,4 м) подводок Dy
20 мм, а также горизонтальной ветви (3,0 м) по формуле (VIII. 11) при Д/ср —
= 83°С:
QTp = 93.0,45+115(3,0 +0,4)=433 Вт.
Требуемая эквивалентная площадь конвектора по формуле (VIII.9)
F;} =(1400-0,9-433) s 638 = 1,47 м2 эп.
Расчетная площадь конвектора по формуле (VIII. 17) равна требуемой. При-
нимаем к установке один концевой элемент конвектора «Аккорд» марки А-28
площадью 1,4 м2 эп (уменьшение Fnp на 4,8%).
Пример VII1.3. Определим марку стального панельного колончатого радиа-
тора типа МЗ-500, открыто устанавливаемого в помещении четвертого этажа высо-
той 2,7 м, при Qn — 930 Вт (800 ккал/ч) и /в = 20° С, если прибор присоединя-
ется односторонне по схеме № 3 (снизу вверх) со смещенным замыкающим участ-
ком в унифицированном узле к открыто прокладываемому однотрубному стоя-
ку Dy 15 мм (см. рис. V.15, б) и tv = 105° С, 2Д*М = 3°С,	-= 3000 Вт
(2580 ккал/ч), GCT = 220 кг/ч.
Средняя температура воды в приборе по формуле (VIII, 12)
/ср = 105—3—[(3000 +0,5-930 : 0,5)1,04.1,06.3600] s (4187.220) =85, PC
при а = 0,5 согласно пояснениям к формуле (VIII. 12),
— 235 —
.При температурном напоре A/Cy = 85,1 —20 — 65,1° С вычисляем плот-
ность теплового потока по формуле (VIII. 14) для схемы присоединения Na’S, при-
нимая G/F^p < 7 и ф = 1,94 по табл» VIII.5
9э = 1,94-65,11’3=442 Вт/м2 эп.
’ Требуемая эквивалентная площадь радиатора по формуле (VIII.9)
Fe = (930 -0,9-283) » 442 = 1,53 м2 эп,
где теплоотдача труб £)у 15 мм получена по формуле (VIII. 11), считая длину го-
ризонтальных труб равной 2 м, и Д/Ср = 65° С:
QTp = 53-2,7-{-70-2,0 = 283 Вт.
Расчетная эквивалентная площадь радиатора по формуле (VIII. 16) и табл.
VIII.6 равна: Fnp = 1,531,MS = 1,56 м2 эп.
Проверяем значение относительного расхода воды в радиаторе при а = 0,5
по формуле (VIII.5)
G/Fnp = (220-0,5) : (17,4-1,56) = 4,1 <7,0, как принято.
Принимаем к установке радиатор РСВ марки M3-500-3, имеющий площадь
1,56 м2 эп.
VIII.S. РЕГУЛИРОВАНИЕ ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ ПРИБОРОВ
При проектировании водяного отопления зданий предусматривают
возможность изменения теплопередачи приборов с целью обеспечения
наиболее благоприятной температуры помещений. Чаще всего в цент-
ральных (ЦТП) или местных (ИТП) тепловых пунктах зданий осуще-
ствляют качественное регулирование. Кроме того, предусматривают
краны у приборов для индивидуального количественного регулирова-
ния. Качественное регулирование для повышения тепловой устойчиво-
сти действия систем иногда дополняют количественным регулированием
систем в целом или отдельных их частей.
Качественное регулирование систем в целом проводят в тепловых
пунктах зданий по основному фактору внешнего возмущающего воздей-
ствия на тепловой режим помещений — по изменению температуры на-
ружного воздуха [20]. Для отдельных частей систем, ориентированных
по противоположным сторонам горизонта или предназначенных для
отопления различных зон и блоков зданий, учитывают дополнитель-
ные внешние факторы — воздействие ветра и солнечной радиации, т. е.
осуществляют регулирование по приведенной температуре наружного
воздуха [28].
Вода, направляемая в системы отопления или их части, централизо-
ванно нагревается до различной температуры. В системах отопле-
ния, присоединяемых к наружным теплопроводам по зависимой схеме
со смешением, качественное регулирование осуществляют путем измене-
ния соотношения между количествами высокотемпературной и охлаж-
денной воды (см. рис. VI.6). При независимой схеме прибегают к из-
менению количества высокотемпературной воды, пропускаемой через
теплообменники (см. рис. V.3), или к смешению части охлажденной во-
ды с водой, нагреваемой в теплообменниках.
На рис. VIII.3 изображена принципиальная схема местного качест-
венного регулирования теплопередачи приборов в двух частях систе-
— 236 —
мы отопления, ориентированных по северо-восточной' (СВ) и юго-за-
падной (ЮЗ) сторонам горизонта. Вода после циркуляционного насо-
са 5, помещенного на общей обратной магистрали системы, нагревает-
ся в теплообменнике 1 до температуры tr. В случае необходимости по-
низить температуру от /г до t'r (особенно в теплый период отопительного
сезона) к горячей воде подмешивается охлажденная, пропускаемая под
давлением циркуляционного насоса через регулятор 2, связанный с
датчиком комплексного учета наружных воздействий на северо-вос-
точную часть здания. Если требуется дальнейшее понижение темпера-
туры горячей воды от t'r до % для отопления помещений в юго-западной
части здания, то с помощью регулятора 3 уменьшается количество горя-
чей воды, поступающей к точке ее смешения с охлажденной водой, по-
даваемой смесительным насосом 4.
В крупных зданиях целесообразно разделение систем отопления на
части, соответствующие ориентации фасадов зданий по четырем сто-
ронам горизонта, с установкой в них (кроме северной части) смеситель-
ных насосов для пофасадного регулирования температуры горячей во-
ды.
В городских кварталах в настоящее время применяют качественное
регулирование температуры горячей воды в центральных тепловых
пунктах (ЦТП). При таком регулирований температуры греющей воды
для группы зданий трудно избежать неравномерного нагреваний от-
дельных зданий или их частей, и требуется дополнительное местное' ре-
гулирование с помощью, например,насосов ЦВЦ (см. п. VI. 1) или Эле-
ваторов с регулируемым соплом.
Местное количественное регулирование, дополняющее качествен-
ное, т. е. изменение общего количества воды, циркулирующей в систе-
мах, осуществляют для поддержания тепловой устойчивости однотруб-
ных систем отопления зданий повышенной этажности и для обеспечения
заданного теплового режима помещений при бифилярных системах ото-
пления. Количество воды, циркулирующей в однотрубных стояках или
ветвях, изменяют путем перепуска части горячей воды через регуля-
тор расхода, подобный регулятору 3 на рис. VIII.3, в обратную маги-
страль или с помощью регулятора расхода, устанавливаемого на об-
щей магистрали системы (см. рис. VI.6, где регулятор показан на об-
ратной магистрали). Регуляторы расхода в однотрубных системах отоп-
ления связывают с датчиками температуры, устанавливаемыми в пер-
вом и последнем помещениях, считая по направлению движения воды в
стояках или ветвях.
В вертикальных бифилярных системах отопления в качестве ре-
гуляторов расхода применяют поворотно-регулирующие органы
(ПРО), обеспечивающие плавное изменение количества циркулирую-
щей воды, в блоке с исполнительными механизмами и терморегулято-
рами 125]. Управляющий блок действует по суммарному сигналу четы-
рех датчиков, размещаемых в помещениях первого этажа. Этот сигнал
фиксирует отклонение регулируемого параметра в помещениях одно-
го из фасадов здания.
В горизонтальных бифилярных системах отопления для упрощения
и снижения стоимости регулирующих устройств в дополнение к мест-
— 237 —
Рис. VIII.3. При’4,’>игиальная схема мест-
ного качественней? регулирования тепло-
передачи приборов в северо-восточной и
юго-западной чертях системы отопления
1 — теплообменник} ? и 3 — регуляторы
температуры. 4 — Смесительный насос: 5 —
циркуляционный насос
Рис. VIII.4. Схема горизонтальной бифнляр-
иой ветвя системы водяного отопления с по-
этажным управлением
/— двухтрубный стояк, 2 — запорные краны;
3 — регулятор температуры; 4 — отопительные
приборы; 5 — дроссельный кран; 6 — спуск-
ной кран; 7 — дренажный стояк
ному или пофасадному качественному регулированию применяют по-
этажное количественное регулирование с помощью регуляторов
температуры прямого действия. На рис. VIII.4 дана схема горизонталь-
ной бифилярной ветви системы отопления с поэтажным регулирова-
нием. На подводках к горизонтальной ветви с бетонными отопитель-
ными панелями установлены запорные краны и дроссельный кран,
обеспечивающий вместе с трубами панелей необходимое гидравличес-
кое сопротивление ветви. Регулятор температуры двухпозиционного
действия предназначен для поддержания температуры помещения в
заданных пределах
Подобные горизонтальные системы при однотрубной схеме дви-
жения теплоносителя воды целесообразно использовать для отопления
крупных помещений с различными технологическими процессами на
каждом этаже. При этом можно не считаться с некоторой неравномер-
ностью теплоотдачи приборов и учитывать дополнительные теплопо-
тери и теплопоступления в эти помещения. Описанная система отоп-
ления с вертикальными бетонными отопительными панелями действует
в здании Общесоюзного телецентра в Москве.
Индивидуальное количественное регулирование, предназначенное
для поддержания необходимой температуры воздуха, используют в
помещениях при дополнительных теплопоступлениях от оборудования,
освещения, людей и других источников. Для регулирования по откло-
нению температуры воздуха от заданной для каждого помещения
применяют регуляторы прямого действия как наиболее дешевые и
простые в обслуживании, устанавливая их непосредственно у отопи-
тельных приборов [21, 28].
Манометрический терморегулятор прямого действия РТК с ди-
станционным и местным датчиками предназначен для регулирования
теплопередачи приборов двухтрубных систем и ветвей горизонталь-
ных однотрубных систем (см.рис. VIII.4). Большое гидравлическое
сопротивление регулирующего клапана не позволяет использовать
его для приборов в вертикальных однотрубных системах отопления.
Манометрический терморегулятор прямого действия РТВ с дистан-
ционным датчиком служит для индивидуального регулирования в од-
— 238 -
нотрубных системах с замыкающими участками у отопительных при-
боров. При перемещении4 плунжера под давлением жидкости в термо-
системе регулятора, реагирующей на изменение температуры возду-
ха в помещении» изменяются расходы воды в приборе и замыкающем
участке и, следовательно» увеличивается или уменьшается теплопере-
дача прибора.
Регуляторы температуры прямого действия распространены за
рубежом. Известны и применяются в СССР комнатные регуляторы
датской фирмы «Данфосс», состоящие из местного (встроенного) дат-
чика и регулирующего клапана. Регуляторы с дистанционными дат-
чиками применены в двухтрубных системах отопления здания гостини-
цы «Россия» в Москве.
В новых конструкциях регуляторов термочувствительный элемент—
сильфонная камера с жидкостью заменяется термореактивным мате-
риалом (например, резиной) — полутвердой средой, создающей при
расширении усилие для перемещения плунжера. Перспективной счи-
тают составную конструкцию регулятора: основную часть (ручной
регулирующий кран) устанавливают при монтаже системы, комплек-
тующую приставку (термостат) добавляют впоследствии, получая
закопченный автоматический регулятор температуры.
Для индивидуального ручного регулирования в настоящее время
применяют различные регулирующие краны. Ручное двухпозицион-
ное регулирование эффективно в том случае, когда доля отключаемой
нагревательной поверхности составляет для радиаторов и конвекто-
ров не менее 0,5, бетонных отопительных панелей 0,7, потолочных
панелей 1,0 (по данным ЦНИИЭП инженерного оборудования).
Краны вентильного типа с золотником без прокладки используют
в системах отопления с высокотемпературной водой. Конструкцию
регулирующего крана выбирают в зависимости от системы отопления.
В однотрубных системах устанавливают проходные КРП (при нали-
чии замыкающих участков) и трехходовые КРТ (у обходных участков)
регулирующие краны, особенностью которых является сравнительно
небольшое гидравлическое сопротивление. Действительно, в одно-
трубных стояках краны у приборов расположены последовательно по
движению воды, поэтому их сопротивление суммируется и может су-
щественно ограничивать количество воды, протекающей через стояки
и отдельные приборы.
В двухтрубных системах у каждого прибора и в горизонтальных
однотрубных системах на каждой поэтажной ветви устанавливают
регулирующие краны повышенного гидравлического сопротивления
[10] Это способствует достаточно равномерному распределению воды
по приборам и горизонтальным ветвям при изменении температуры
теплоносителя в течение отопительного сезона, т. е. придает системам
необходимую гидравлическую устойчивость. При этом возможно под-
держание тепловой устойчивости систем как фактора, определяющего
надежность (работоспособность) систем в отношении передачи во
все обслуживаемые помещения тепловых потоков с допустимым от-
клонением от заданных.
— 239 —
Рис. VII 1,6. Регулирующий крав
повышенного гидравлического со-
противления с дросселирующей диа-
фрагмой
I — калиброванная конусная диаф-
рагма; 2 — запорно-рсгулирующий
клапан
Вертикальное тепловое разрегули-
рование двухтрубных стояков обуслов-
лено, как известно, переменным и вмес-
те с тем неравномерным по высоте стоя-
ков воздействием естественного цирку-
ляционного давления. Следовательно,
для противодействия этому явлению
гидравлическое сопротивление регули-
рующих кранов следует выбирать в за-
висимости от естественного циркуляци-
онного давления (не менее максимально-
го естественного циркуляционного дав-
ления, возникающего в расчетных ус-
ловиях вследствие охлаждения воды в
приборах верхнего этажа)
Распространенные пробочные краны
двойной регулировки можно использо-
вать в двухтрубных системах отопле-
ния малоэтажных зданий, где влияние
естественного циркуляционного давле-
ния на теплопередачу приборов прояв-
ляется еще слабо В многоэтажных зда-
ниях при двухтрубных сТОяках сле-
дует применять краны типа «Термйс»
или КРП с дросселирующим уст-
ройством (по ГОСТ 10944—75) В та-
ком кране КРП (рис. VII 1.5) сочетаются дросселирующая диафраг-
ма с клапаном вентильного типа (как и в кране «Термис»), но запорный
клапан на конце снабжен иглой для прочистки диафрагмы, а калибро-
ванная конусная диафрагма помещается в седле корпуса Оу 15 мм
123]. Игольчатый клапан крана, кроме прочистки диафрагмы, обеспе-
чивает эксплуатационное количественное регулирование теплоотдачи
вплоть до прекращения протекания воды через прибор.
Диаметр отверстия с1д, мм, дросселирующего устройства в кране
КРП определяют исходя из расхода воды в отопительном приборе Опр,
кг/ч, и принимаемого гидравлического сопротивления по известной
формуле:
^ = 3,S(OSp/APa)0.25	>
1«д=2.0(С'р/Дрд)0.25], |	(	'
где Дрд — потеря давления в диафрагме, Па (кгс/м2), принимаемая , как указа-
но выше, равной максимальному естественному циркуляционному давлению в
двухтрубном стояке [по формуле (VI.43)]:
ЛДе .макс — #ЛСт(Ро—Рг)»	(VIII.29)
ftCT — вертикальное расстояние между центром охлаждения воды в верхнем при-
боре стояка и центром нагревания в системе, м.
При выборе регулирующих кранов со значительным гидравли-
ческим сопротивлением следует иметь в виду возможность возникно-
вения шума при протекании через них воды, поэтому прежде всего
— 240 —
для улучшения акустической характеристики дросселирующую диаф-
рагму следует делать конусной, т.е. со скошенной кромкой отверстия.
Максимально допустимая скорость движения воды в трубах при
применении дросселирующего устройства в виде диафрагмы, как и
при любом местном сопротивлении, связана с предельным спектром
(ПС) звукового давления, допустимым для помещений. По исследова-
ниям в МИСИ [11], при ПС-25 (жилые помещения) максимально до-
пустимая скорость движения воды в трубе £>у 15 мм составляет 1,3 м/с
при диаметре отверстия вмонтированной диафрагмы 6,4 мм (относи-
тельная площадь поперечного сечения 0,165) и 1,5 м/с при установке
крана «Термис». Следовательно, в отверстии диафрагмы в этом слу-
чае допустима скорость движения воды около 8 м/с.
Однако следует отметить, что дросселирующие устройства кранов
на подводках к приборам двухтрубных систем отопления многоэтаж-
ных зданий могут иметь небольшой диаметр диафрагм — около 3 мм.
При этом максимально допустимая скорость движения воды в подвод-
ках к приборам должна быть значительно снижена. Для кранов вен-
тильного типа эта скорость м/с, может быть найдена по эмпири-
ческой формуле
щ =0,054Д9 -45/ Й-535,	(VIII .30)
где N номер предельного спектра звукового давления для помещения; —
КМС диафрагмы в кране.
По формуле (VIII.30) можно определить, что для жилых помеще-
ний (ПС-25) при диаметре диафрагмы в кранах 3 мм максимально до-
пустимая скорость движения воды в подводках к приборам Dv 15 мм
составит 0,1 м/с. Такой скорости соответствует расход воды 69 кг/ч
(см. табл. VII.3),т.е. тепловая мощность приборов не должна превы-
шать 2000 Вт (при перепаде температуры воды в приборах 25°С).
Таким образом, как однотрубные, так и двухтрубные системы во-
дяного отопления многоэтажных зданий можно оборудовать регу-
лирующими кранами у приборов, предназначенными для проведения
только эксплуатационного регулирования теплоотдачи. Но для этого
у приборов двухтрубных систем и на ветвях горизонтальных одно-
трубных систем данного здания следует устанавливать специальные
регулирующие краны с расчетным гидравлическим сопротивлением,
обеспечивающим достаточную тепловую устойчивость систем.
Системы с такими кранами после окончания монтажных работ
могут предъявляться для приема в эксплуатацию без проведения на-
ладочного (первичного) регулирования подобно вертикальным одно-
трубным системам, и регулирующие краны будут использоваться
только для эксплуатационного (вторичного) регулирования тепло-
отдачи отдельных приборов.
Для индивидуального ручного регулирования теплоотдачи приме-
няют также воздушные клапаны в кожухе конвекторов. Достоинст-
вом этого способа регулирования «по воздуху» является сохранение
неизменным поюкораспределения по отопительным приборам, что по-
вышает гидравлическую устойчивость систем отопления. При отсут-
ствии регулирующих кранов у конвекторов однотрубные системы
— 241 —
Рис. VII 1.6. Характер процессов нагревания (а) стального конвектора («ст») </), чугунного
секционного радиатора («чуг») (2), бетонного панельного радиатора («бет») (3) и процес-
сов нагревания и охлаждения чугунного радиатора в системе водяного отопления (б)
становятся проточными. В двухтрубных системах отопления много-
этажных зданий регулирующие краны у конвекторов с воздушными
клапанами в кожухе все же необходимы для обеспечения тепловой
устойчивости систем. Следует также отметить, что остаточная тепло-
отдача конвекторов при полностью закрытых воздушных клапанах
доходит до 40% расчетной, т. е. регулирование «по воздуху» проис-
ходит в пределах приблизительно половины тепловой мощности при-
боров
При индивидуальном количественном регулировании тепловой
поток прибора, а также температура помещения изменяются постепен-
но: и прибор, и помещение обладают тепловой инерцией, изменяются
также тепловые потоки наружу и из соседних помещений. Темп охлаж-
дения и нагревания самого прибора зависит от массы и теплоемкости
материала, из которого он выполнен, и от массы теплоносителя воды
в нем.
На рис. VIII.6, а показано изменение температуры поверхности
при нагревании приборов различной массивности при постоянной
температуре помещения; температура поверхности массивного бетон-
ного прибора повышается медленно (с запаздыванием на 2 — 4 ч по
отношению ко времени подачи горячей воды), а наиболее легко-
го прибора — стального конвектора — быстро (запаздывание 10—
15 мин).
На рис. VIII.6, б показано изменение температуры поверхности
при нагревании и охлаждении чугунного радиатора; охлаждение
происходит в несколько раз медленнее нагревания, что обусловлено
значительной теплоемкостью воды в приборе. Для стального конвек-
тора эти процессы протекают быстрее, для бетонного прибора — мед-
леннее, чем для чугунного радиатора. Темп охлаждения отопительного
прибора может быть определен по уравнению, приведенному в работе
[3]. Можно найти, что, например, для стальных панельных радиато-
ров РСВ (типа М3-500) остаточный тепловой поток через 1 ч после
выключения составит всего около 15% начального, т. е. в 2 раза меньше,
чем для чугунных секционных радиаторов, а полный тепловой поток
в течение первого часа после выключения — соответственно 45 и 60%
начального. Следовательно, регулирование теплопередачи облегчен-
— 242 -
ных отопительных приборов более эффективно и быстрее должно
отразиться на температуре помещений. При автоматическом регули-
ровании теплопередачи облегченных отопительных приборов можно
более точно поддерживать необходимую температуру помещений.
Глава IX. ПАНЕЛЬНО-ЛУЧИСТОЕ ОТОПЛЕНИЕ
IX.1. ОСОБЕННОСТИ ПАНЕЛЬНО-ЛУЧИСТОГО ОТОПЛЕНИЯ
Панельно-лучистым называют отопление помещений панельными
радиаторами, при котором температура поверхности ограждений
превышает температуру воздуха-
Тер --> ^В»	(IX. 1)
причем тср — есть средняя температура поверхности всех ограждений
(наружных и внутренних) и отопительных приборов в помещении.
При панельно-лучистом отоплении помещение обогревается глав-
ным образом за счет лучистого теплообмена между панельными ра-
диаторами (чаще называемыми отопительными панелями) и поверх-
ностью ограждений. Излучение от нагретой панели, попадая на по-
верхность ограждений и предметов, частично поглощается, частично
отражается. При этом возникает так называемое вторичное излучение,
также в конце концов поглощаемое предметами и, ограждениями по-
мещения.
Благодаря лучистому теплообмену повышается температура внут-
ренней поверхности ограждений по сравнению о температурой при
конвективном отоплении, а температура поверхности внутренних
ограждений в большинстве случаев превышает температуру воздуха
помещения.
Системы панельно-лучистого отопления могут быть местными и
центральными.
К местному относится отопление высокотемпературными прибо-
рами (панелями и плафонами с отражательными экранами). Для на-
гревания приборов используются пар высокого давления, электричес-
кая энергия и горячие газы, причем температура их поверхности до-
ходит до 800—850° С.
Для центрального панельно-лучистого отопления с теплоносите-
лем-водой, рассматриваемого в данной главе, характерно использова-
ние инфракрасного излучения при сравнительно низкой температуре
нагревательной поверхности (ниже 100°С).
Отопительные панели отличаются от радиаторов РСВ или РСГ
тем, что в большинстве случаев они выполняются в виде бетонной
плиты с замоноличенными в ней трубами.
Приоритет по конструированию и применению на практике на
основании идеи проф. В. М. Чаплина систем отопления с заделкой
стальных труб в толщу стен, потолков и полов, а также колонн, при-
лястр и даже лестничных перил и балясин принадлежит русскому
инженеру В. А. Яхимовичу [16]. Эти системы были названы им в 1907 г.
панельным отоплением. В дальнейшем, в конце 20-х годов текущего
столетия, подобные системы панельного отопления получили распро-
— 243 —
странение в зарубежной практике под названием лучистого отопления.
В Советском Союзе при строительстве зданий с применением крупно-
панельных конструкций стали широко использовать для отопления
бетонные греющие панели.
Панельное отопление может применяться в жилых, общественных
и производственных зданиях с ограждениями из трехслойных панелей
и плит. Нагревательные элементы, встроенные в строительные конст-
рукции, обеспечивают (см. табл. V.2) кроме экономии металла (по
сравнению с чугунными радиаторами) и трудовых затрат повышенные
санитарно-гигиенические показатели. Поэтому панельное отопление
кроме жилых помещений применяют в общих комнатах детских садов
и яслей, в операционных, родовых, наркозных и других помещениях
лечебных учреждений, в плавательных бассейнах и спортивных залах,
а также в вестибюлях (теплые полы) общественных зданий.
Отопительные панели используют для обогревания вестибюлей
и проходов (теплые полы) вокзалов и аэропортов, в ангарах и высоких
сборочных цехах, применяют в производственных помещениях с повы-
шенными требованиями к чистоте (производство пищевых продуктов,
сборка точных приборов и т. п.).
Отопительная панель может быть размещена в потолке, полу или
степе помещения, поэтому систему панельного отопления соответст-
венно называют потолочной, напольной или стеновой. Местоположе-
ние отопительных панелей выбирают на основании технологических,
гигиенических и технико-экономических соображений.
Размещение отопительной панели в потолке затрудняет конвектив-
ную теплоотдачу, и в теплоотдаче теплообмен излучением составляет
70—75%. При переносе ее в пол активизируется теплоотдача конвек-
цией и на долю теплообмена излучением приходится всего 30—40%.
Вертикальная стеновая панель в зависимости от высоты передает
излучением 30— 60% всего количества теплоты, причем доля тепло-
обмена излучением возрастает с увеличением высоты прибора.
Лишь потолочное панельное отопление, во всех случаях пере-
дающее в помещение излучением более 50% теплоты, могло быть
названо лучистым. При напольном отоплении, а также почти всегда
при стеновом в общей теплопередаче панелей преобладает конвек-
тивный теплоперенос. Однако способ отопления — лучистое оно или
конвективное — характеризуется не доминирующим способом тепло-
подачи, а температурной обстановкой в помещении [см. выражение
IX.1)].
При панельно-лучистом отоплении благодаря повышению темпера-
туры поверхностей в помещении создается обстановка, благоприятная
для самочувствия человека. Самочувствие человека существенно
улучшается при повышении доли конвективной теплоотдачи в общей
теплопотере его тела и уменьшении излучения на холодные поверх-
ности (радиационного охлаждения). Это как раз и обеспечивается
при лучистом отоплении, когда потеря человеком теплоты излучением
уменьшается вследствие повышения температуры поверхности ограж-
дений (см. п. II. 1).
— 244 —
При панельно-лучистом отоплении возможно понижение tB по сравне-
нию с обычной температурой воздуха в помещении (в среднем на 2°С),
в связи с чем еще возрастает конвективный теплообмен, что также
способствует хорошему самочувствию человека. Установлено, что
в обычных условиях хорошее самочувствие людей обеспечивается
при температуре воздуха в помещении 17,4° С при стеновых отопи-
тельных панелях и 19,3°С при конвективном отоплении (см. рис. II.2).
IX.2. КОНСТРУКЦИИ ОТОПИТЕЛЬНЫХ ПАНЕЛЕЙ
Бетонная отопительная панель (панельный радиатор, как указано
в гл. V) представляет собой плиту, в которой имеются каналы для
теплоносителя змеевиковой или регистровой формы (рис. IX. 1).
Для изготовления панелей используют тяжелый бетон, обладаю-
щий сравнительно высокой теплопроводностью [например, теплопро-
водность бетона составляет 1,5 Вт/(м-К), или 1,3 ккал/(ч • м • ° С) при
0°С и плотности в сухом состоянии 2400 кг/м3] и коэффициентом линей-
ного расширения 1 • 10~б. Чаще всего каналы для теплоносителя обра-
зуют стальные трубы, коэффициент линейного расширения которых
весьма близок к коэффициенту расширения бетона (коэффициенты
равны при температуре около 55° С).
Заделка труб в бетон дает существенный теплотехнический эффект—
теплопередача труб увеличивается в среднем на 60% по сравнению
с открыто проложенными. Возрастание теплопередачи обетонирован-
ной трубы объясняется увеличением внешней теплоотдающей поверх-
ности, которая развивается быстрее, чем растет термическое сопро-
тивление слоя бетона.
Теплопередача не одной, а ряда труб в бетонной панели, приведен-
ная к 1 м, несколько ниже теплопередачи одиночной трубы в бетоне
и зависит от расстояния между трубами (шага труб, обозначенного
буквой s) и их положения в панели (см. рис. IX. 1). В целом явление
повышения теплопередачи стальных труб, находящихся в бетоне,
позволяет сокращать расход металла при замене панелями чугунных
радиаторов.
Стальные трубы в бетонных панелях имеют срок амортизации,
значительно превышающий срок службы открыто проложенных труб.
Сравнительная долговечность обетонированных стальных труб объяс-
няется незначительной коррозией их внешней поверхности при отсут-
ствии контакта с воздухом. Следует все же отметить, что теплопереда-
ча отопительных панелей меньше теплопередачи металлических ото-
пительных приборов, и это приводит к значительному увеличению
длины греющих труб. Поэтому расход металла в панельных систе-
мах равнозначен расходу в системах с конвекторами и стальными
радиаторами. Для сокращения расхода стальных труб возможна за-
делка в бетон чугунных элементов и термостойких пластмассовых
труб или даже создание пустот в плотном бетоне, образующих систе-
му каналов для протекания теплоносителя.
В системах панельного отопления зданий встречаются панели
двух видов:
— 245 —
Рис. 1Х.1. Форма нагревательных элементов в отопительной панели—змеевиковая (а) и ре-
гистровая (б)
1, 2, 3 — средние, крайние и одиночные трубы
Рис. IX.2. Потолочные бетонные отопительные панели
а — совмещенная; б — над несущими плитами; /—линолеум; 2— цементная стяжка; .
«епловая изоляция; 4 — отопительная панель; 5 — железобетонная несущая плита; 6 — сталь-
ные трубы для теплоносителя; 7 — штукатурка
Рис. 1Х.З. Подвесной нагреваемый потолок
1 — подвеска; 2 — перекрытие, 3 — тепло-
вая изоляция; 4 — канал для теплоносите-
ля, 5 — перфорированный металлический
лист
Рис. IX.4. Плинтусная приставная бетонная
отопительная панель
1 — бетон; 2 — концы стальных труб для при-
соединения к стояку; 3 — поверхность чистого
пола; 4 — тепловая изоляция
1) совмещенные, представляющие одно целое с ограждающими
конструкциями здания (каналы для теплоносителя устраиваются
в панельных стенах, несущих плитах перекрытий и лестничных пло-
щадок при их изготовлении);
2) приставные, изготовленные отдельно и смонтированные рядом
или в специальных нишах строительных конструкций.
- 246 —
Совмещенные панели наиболее полно отвечают задачам комплекс-
ной механизации строительства зданий — система отопления монти-
руется в процессе сборки здания. При использовании приставных
панелей степень индустриальности монтажа зависит от конструкции
панелей. Так, монтаж потолочных или напольных панелей требует
больших затрат ручного труда, чем монтаж стеновых панелей.
Монтаж подоконных панелей проще, чем монтаж протяженных плин-
тусных.
Рассмотрим конструкции отопительных панелей в зависимости
от их расположения в помещении.
Потолочные и напольные панели. Потолочная отопительная па-
нель, совмещенная с перекрытием (рис. IX.2, а), применяющаяся в
зарубежной практике (например, во Франции), используется при
условии, что температура теплоносителя поддерживается на невысо-
ком уровне (до 55 — 60°С). Трубы помещают в бетон несущей части
междуэтажного перекрытия. В качестве теплоизоляции применяют
пробку или другие малотеплопроводные материалы, способные вы-
держать давление со стороны пола.
При температуре теплоносителя 60 — 90°С панели указанной
конструкции размещают не по всей площади, а только по периметру
помещений или по контуру здания, вдоль его наружных стен, как
это делалось, например, при строительстве зданий в Ташкенте.
В перекрытии со сборными железобетонными плитами (рис. IX.2,
б) нагревательные элементы размещают в дополнительном слое бетона.
Греющая панель может быть изготовлена в заводских условиях в
виде секций, соединяемых одна с другой на строительстве, или забе-
тонирована поверх уложенного несущего настила в здании после про-
кладки, сварки и испытания труб. При втором способе производства
работ сроки строительства зданий увеличиваются, что является его
недостатком. Данную конструкцию греющей панели скорее следует
отнести к напольно-потолочным панелям, так как часть теплоты, хо-
тя и меньшая, передается наверх через пол. Примером напольно-
потолочной конструкции служат бетонные отопительные лестничные
площадки, применяемые в жилых зданиях.
Подобная конструкция используется также в тех случаях, когда
необходимо большую часть теплоты передавать через пол (например,
при устройстве теплого пола в вестибюле здания). При этом тепловая
изоляция исключается совсем или размещается под трубами, а иног-
да подвешивается под перекрытием.
Потолочной приставной панелью является подвесной потолок из
тонких перфорированных стальных или алюминиевых листов, при-
крепленных к трубам для теплоносителя (рис. IX.3). Такая конструк-
ция, применяющаяся с небольшими конструктивными отличиями во
многих европейских странах (в Англии, Франции, Швейцарии, Нор-
вегии и др.), обеспечивает звукоизоляцию помещений, имеет малую
тепловую инерцию, дает возможность повышать температуру тепло-
носителя. Пространство над подвесным потолком используют для
прокладки труб и кабелей, размещения светильников и воздуховодов.
Подвесные нагреваемые потолки позволяют также проводить
— 217 —
ремонт без вскрытия основных строительных конструкций. Однако
междуэтажные перекрытия здания 'в этом случае усложняются. по
конструкции, возрастает их толщина, а следовательно, и высота
здания.
Стеновые отопительные панели подразделяются на плинтусные,
подоконные и перегородочные. Каждая из указанных панелей, отли-
чаясь высотой и местом расположения в помещении, может быть о
односторонней и двусторонней теплоотдачей. Для обеспечения одно-
сторонней теплоотдачи панели с тыльной стороны покрывают тепловой
изоляцией и приставляют вплотную или совмещают с основными
строительными конструкциями. Наиболее часто для односторонней
теплоотдачи используют плинтусные и подоконные панели.
Плинтусные панели, заменяющие собой плинтус, получили рас-
пространение в магазинах, выставочных залах и тому подобных по-
мещениях в странах с умеренным климатом (США, Англии). Они
представляют собой чугунные и стальные пустотелые элементы.
В Советском Союзе (например, в Москве) плинтусные панели из бе-
тона применяют для отопления детских учреждений (рис. IX.4).
Установлено [29], что разность между температурой воздуха под
потолком и у пола помещений, отапливаемых плинтусными панелями,
составляет не более ГС, тогда как при радиаторном отоплении она
доходит до 3°С. Кроме того, наблюдается относительное повышение
температуры воздуха у пола и температуры поверхности пола и стен
в нюкней зоне помещений, что Особенно важно для детских комнат.
Недостатком плинтусных панелей является значительная их про-
тяженность, вследствие чего при установке части панелей у внутрен-
них стен сокращается рабочая площадь помещений.
Подоконные панели устанавливают в тех местах под окнами поме-
щений, где обычно размещают металлические отопительные приборы.
Панели могут быть как совмещенными, так и приставными.
Совмещенные панели вместе со стояками (рис. IX.5) бетонируются
в заводских условиях одновременно с изготовлением стен для полно-
сборных зданий. На поверхность стеновой панели выходит лишь
дверца, закрывающая нишу с краном (см. рис. IX.5), или верхняя
часть крана специальной конструкции. Стояк, заделанный в бетон,
является частью нагревательной поверхности отопительной панели.
Панели подобного типа в настоящее время применяются наиболее
широко, правда без регулирующих кранов.
Приставные подоконные панели бывают с односторонней (рис. IX.6,
а) и двусторонней (рис. IX.6, б, в) теплоотдачей с их поверхности.
Такие панели соединяются с трубами системы отопления как обычные
отопительные приборы.
При использовании панелей с двусторонней теплоотдачей увели-
чивается количество теплоты, передаваемой в помещение, а также
сокращается бесполезная потеря теплоты наружу по сравнению с
панелью, вплотную приставленной или совмещенной со стеной. Одна-
ко такая панель с труднодоступным конвективным каналом уступает
в санитарно-гигиеническом отношении панели с односторонней теп-
лоотдачей.
— 248 -
Рис. IX.6. Подоконные приставные бетонные
отопительные панели с односторонней тепло-
отдачей (а), с двусторонней теплоотдачей (б),
с двусторонней теплоотдачей и каналом для
подачи подогретого наружного воздуха (в)
1 — тепловая изоляция; 2 — конвективный ка-
нал; 3 — отопительная панель 4 — приточный
канал; 5 — запорный клапан; б —стальной
экран
tic. IX.5. Бифилярный стояк и греющие эле-
нты змеевиковой формы, совмещенные с
трехслойной наружной стеной
— кран КРТ, 2 —тепловая изоляция; 3 —•
греющйе элементы; 4 — дверца; 5 « бетон
а)
Wc. IX.7. Перегородочные приставные иля
строенные бетонные отопительные панели о
веющими элементами, соединенными но од-
трубной схеме с замыкающим участком
двухтрубной (б) и бифнлярной схеме (в)
В)
в)
На рис. IX.6, в показана конструкция, разработанная в Ленин-
граде, в которой отопительная панель сочетается с каналом для по-
дачи подогретого свежего воздуха в отапливаемое помещение. Тепло-
вая изоляция здесь отсутствует, а часть теплового потока, уходящего
Наружу, используется для нагревания приточного воздуха. Такую
Конструкцию панелей можно использовать в малоэтажных зданиях,
а в многоэтажных возникают неравномерность и неустойчивость дви-
жения воздуха в приточных каналах на различных этажах.
Подоконные панели, поверхность которых может иметь сравни-
тельно более высокую температуру, получаются меньших размеров,
чем панели других типов. При использовании подоконных панелей
сокращается площадь холодной поверхности наружных стен, умень-
шается радиационное охлаждение людей. Однако при совмещенных
панелях, особенно с замоноличенными стояками, наблюдаются значи-
тельные дополнительные теплопотери наружу.
Перегородочные панели, заменяющие часть внутренних стен или
включенные в них, могут применяться с различно расположенными
греющими трубами (рис. IX.7). Трубы в перегородочной панели, как
и в подоконной, могут быть соединены по однотрубной схеме с замыка-
— 249 —
ющим участком (рис. IX.7, а) по двухтрубной (рис. IX.7, б) и бифиляр-
ной (рис. IX.7, в) схемам. Встречаются также перегородочные панели
с периметральным («контурные» панели) расположением труб (напри-
мер, в здании гостиницы «Юность» в Москве).
В перегородочные панели, имеющие толщину 80—120 мм, вклю-
чают стояки, благодаря чему в помещениях возможна скрытая про-
кладка труб. Панели с двусторонней теплоотдачей устанавливают
без тепловой изоляции, теплота целиком (без дополнительных потер[>
наружу) передается в отапливаемые помещения.
Недостатком перегородочной панели являются одинаковая тепло-
передача в два смежных помещения с различными обычно теплопоте-
рями и невозможность регулирования теплопоступления в каждое
помещение. Кроме того, при использовании таких панелей появля-
ются щели в местах примыкания их к стенам, затруднительна расста-
новка оборудования в помещениях.
Перегородочные панели используют сравнительно редко; в настоя-
щее время их не применяют в жилых, общественных и вспомогатель-
ных зданиях.
IX.3. СХЕМЫ СИСТЕМ ПАНЕЛЬНОГО ОТОПЛЕНИЯ
Теплоносителем в системах панельного отопления является пре-
имущественно горячая вода. При использовании воды нагревание
бетонных панелей происходит медленно и не сопровождается образо-
ванием трещин, что бывает при быстром нагревании панелей паром.
При циркуляции воды по стальным трубам панелей внутренняя кор-
розия их происходит менее интенсивно, чем при использовании пара
Применение воды позволяет проводить центральное регулирование
теплоотдачи панелей.
Использование нагретого воздуха как теплоносителя в системах
панельного отопления позволяет экономить металл. Однако в сис-
темах воздушно-панельного отопления необходимо устраивать кана-
лы значительных размеров как во внутренних стенах, так и в пере-
крытиях и поддерживать их плотность (что затруднительно) при
эксплуатации зданий. Следует отметить, что в качестве таких каналов
могут быть использованы пустоты блочных и панельных внутренних
стен, а также железобетонных настилов.
Расчетная температура воды, обогревающей стеновые бетонные
панели, обычно не выходит за пределы 105°С. Вместе с тем расчеты и
исследования показывают, что средняя температура поверхности
бетонных панелей ниже температуры теплоносителя на 20—40сС
Поэтому при температуре воды 130°С температура поверхности низких
стеновых панелей могла бы быть на допустимом уровне 95°С. Однако
из-за возможности дегидратации цементного камня и снижения проч-
ности бетона предельную температуру воды рекомендуют ограничи-
вать 105°С.
Если в системе отопления здания используют только бетонные
отопительные панели, то расчетную температуру горячей воды при-
нимают: при стеновых панелях 95°С (двухтрубная система) и 105°С
(однотрубная система); при напольно-потолочных панелях — ниже
— 250 -
Me. IX.8. Схема стояка двух-
вубной системы панельного
Усиления с «опрокинутой»
циркуляцией воды
!— обратный стояк; 2 — на-
рльно-поголочпые отопитель-
Зыс панели; 3 — запорно-регу-
Нрующие краны; 4 — спускной
кран; 5 — подающий стояк
Рис. IX.9. Схема присоединения напольных панелей
к обратной магистрали системы водяного отопления
/ — напольные отопительные панели; 2—воздухо-
сборник; 3 — термометры; 4 — запорные краны; 5___
обратная магистраль в тепловой пункт здания; 6 —
обратная магистраль системы, 7 — регулирующий
кран на обводной трубе, 8 —спускной кран
5°С в зависимости от конструкции, размещения и размеров панелей,
также допустимой температуры на их поверхности.
f Если бетонные отопительные панели устанавливают только в
сдельных специальных помещениях, то расчетную температуру
зрячей воды выбирают по условиям отопления основных помещений
|ания, а бетонные панели присоединяют, если это возможно, к по-
лющей магистрали (обычно стеновые панели) или к обратной магист-
1ли (обычно напольно-потолочные панели) системы отопления. На-
)имер, для нагревания напольных панелей в вестибюле здания ис-
хпьзуют обратную воду основной системы отопления с расчетной
Шпературой 70°С.
Г При напольно-потолочных панелях применяют двухтрубные систе-
мы. На рис. IX.8 изображена часть двухтрубного стояка с «опрокину-
|Ьй» циркуляцией воды: обратная вода поднимается наверх. Движение
Юды снизу вверх способствует уносу воздуха из труб панелей. Каж-
|&я отопительная панель независимо от другой может отключаться,
^юрожняться, ремонтироваться и промываться.
? На рис. IX.9 показано присоединение двух напольных панелей
| обратной магистрали основной системы водяного отопления. Коли-
чество воды и степень ее охлаждения в напольных панелях регули-
руются с помощью крана на обводной трубе, температура контроли-
руется термометрами (чаще всего перепад температуры воды в панелях
Одерживается в пределах 5—10°С). Панели могут отключаться и
Опорожняться через спускной кран.
Плинтусные панели чаще всего соединяют по несколько штук
горизонтальные цепочки, в которых вода движется по бифилярной
хеме (см. рис. VI.35, б). Цепочки плинтусных панелей присоединяют
двухтрубным стоякам.
— 251 —
При подоконных и перегородочных панелях стояки преимущест-
венно делают однотрубными (см. рис. IX.5 и IX.7). Схемы стояков
не отличаются от рассмотренных в гл. VI (см. рис. VI.29 — VI.34).
IX.4. ПЛОЩАДЬ И ТЕМПЕРАТУРА ПОВЕРХНОСТИ
ОТОПИТЕЛЬНЫХ ПАНЕЛЕЙ
Площадь нагревательной поверхности отопительной панели опре-
деляется прежде всего теплопотерей помещения. При равных теплопо-
терях площадь панелей зависит от температуры их поверхности.
Расчеты панельных систем отопления показывают, что доля нагревае-
мой части общей площади ограждений помещения (FB/FO) колеблется
от 5 до 20%.
Температура поверхности бетонной отопительной панели зависит
от диаметра d и шага s греющих труб, глубины h их заложения и
теплопроводности X бетона, температуры теплоносителя /,г и помеще-
щения /п, i.e.
тп =и / (d» s, h, X, tv, tn).	(IX 2]
Среди этих шести переменных четыре изменяются в сравнительнс
узких пределах или могут быть заранее известны: диаметр труб (обыч
но £)у равен 15 и 20 мм), теплопроводность бетона, температура тепло
носителя и помещения. Следовательно, для каждого диаметра труб
при определенных X, и tB температура поверхности отопительной
панели зависит от шага и глубины заложения труб. Эта зависимость
видна на рис. IX. 10, где дается термическое сопротивление массива
бетона (Хм = 1,0) при различных sh h.
В массиве бетона вокруг каждой греющей трубы образуется тем-
пературное поле, на котором можно построить линии — концентри-
ческие (изотермы) и радиальные, показывающие направление тепло-
вых потоков. Линии тепловых потоков начинаются от греющих труб
и заканчиваются на поверхности панели Изменение термического
сопротивления массива бетона по различным направлениям теп-
ловых потоков делает поверхность панели неизотермичной. На рис.
IX. 11 показан характер изменения температуры поверхности бетон-
ной панели наиболее высокая температура т0 наблюдается непосред-
ственно близ труб, наиболее низкая температура т8/а — посередине
между трубами (на расстоянии s/2 от оси труб). Если эти температуры
известны, то среднюю температуру поверхности бетонной отопитель-
ной панели можно определить по формуле
тп = Ts/2 + k (То —Tg/ 2),	(IX . 3)
где k — коэффициент, характеризующий изменение температуры поверхности
между греющими трубами
Коэффициент k зависит от шага s и глубины заложения h труб в
бетоне. Для отопительных панелей с шагом труб до 250 мм и глуби-
ной заложения до 40 мм k * 0,45, при шаге труб более 250 мм коэф-
фициент k уменьшается до 0,33.
— 252 —
Рис. IX JO. График для определения термиче-
.ского сопротивления массива бетона Н'ы, от-
несенного к 1 м средних труб бетонной ото-
пительной панели (при теплопроводности бе-
тона
« — при односторонней теплоотдаче; б —при
двусторонней теплоотдаче (если Лм выража-
ют в Вт/(м К), то Я'м получают в К • м/Вт;
аналогично, если Лм —в ккал/(ч • м «°C), то
2? м — в °C • м • ч/ккал)
Рис. IX 11 Схема изотерм и тепловых пото-
ков в массиве бетона и график изменения
температуры поверхности отопительной пане-
ли с двусторонней теплоотдачей
/ — бетонная панель; 2 — греющая труба; 3 —
изотерма; 4—«линия теплового потока
В расчетах лучисто-конвективного теплообмена учитывается сред-
няя температура нагревательной поверхности панелей, отнесенная
к условиям определения теплопотерь помещений. Максимальная
(допустимая) средняя температура поверхности панелей устанав-
ливается исходя из условий температурной комфортности (см.
п. 11.1)
— 253 —
Для потолочных панелей допустимую температуру определяют
по формуле (И.7). Ее значение тем выше, чем больше размеры помеще-
ния и меньше ширина, а также площадь панели. Чаще всего эта
температура при высоте помещения 2,5 — 2,8 м равна 28°С, до 3 м —
30°С, до 3,4 м — 33°С, выше 3,5 м — 36°С.
Допустимая средняя температура поверхности напольных пане-
лей зависит от назначения помещений и подвижности людей в них.
В детских и жилых комнатах эта температура не должна превышать
24°С, в производственных помещениях — 2б°С, в помещениях с вре-
менным пребыванием людей (вестибюли, санитарные узлы) — 30°С.
В отдельных помещениях, где люди находятся в постоянном движении
(спортивные залы, закрытые бассейны и т.п.), температура поверх-
ности напольных панелей может быть повышена до ЗГС, в ангарах —
до 35°С. При этом температура на поверхности пола по оси нагрева-
тельных элементов в детских и жилых комнатах, в бассейнах не долж-
на превышать 35°С.
Для стеновых панелей допустима наиболее высокая температура
поверхности. Средняя температура поверхности панелей на высоте
1 — 3,5 м не должна превышать 45°С, а низких панелей, располо-
женных в зоне до 1 м от уровня пола, 95°С.
Принимая допустимую температуру поверхности за расчетную,
можно определить предварительную площадь отопи-
тельной панели Ец, м2, по формуле
где Qp — теплопотери помещения, вычисленные обычным способом; tB — рас-
четная температура воздуха при лучистом отоплении; ан — коэффициент внешне-
го теплообмена, определяемый по формуле (II. 14). Среднее значение коэффициен-
та ан (в пределах практически возможного изменения температуры поверхно-
сти напели тп), Вт/(м2*К) [ккал/(ч-м2«° С)], составляет:
для потолочной панели ,	,	.	...................7.9 (6,8)
» напольной »	............................... 9,9 (8.5)
» стеновой »	..............................11,6(10,0)
Площадь панели, найденная по формуле (IX.4), называется пред-
варительной не только потому, что вычисляется на основании при-
близительных величин, а также из-за того, что она обычно несколько
отличается от окончательной, которая устанавливается в процессе
конструирования панели с учетом конкретных условий ее размещения,
подвода теплоносителя, типизации размеров и тому подобных ограни-
чений. Предварительную площадь отопительной панели необходимо
знать для проверки условий теплового комфорта в помещении и даль-
нейшего проектирования.
При размещении отопительных панелей (см. также n.V.3) в поме-
щениях с увеличенной площадью остекления целесообразно для умень-
шения радиационного охлаждения людей и локализации потоков
холодного воздуха размещать панели под световыми проемами или
в узкой ролосе пола, прилегающей к наружным ограждениям.
— 254 —
Если в помещении должна обогреваться только часть пола или
ютолка, то для приблизительно одинакового облучения людей ре-
комендуется располагать отопительную панель в виде полосы по
Периметру помещения. При этом, как уже отмечалось, расчетная
Температура поверхности панели может быть несколько повышена.
Г
IX.5. ТЕПЛООБМЕН В ПОМЕЩЕНИИ
ПРИ ПАНЕЛЬНО-ЛУЧИСТОМ ОТОПЛЕНИИ
Тепловой комфорт в помещении при нормальных влажности и
юдвижности воздуха определяется, как известно, температурой
Юздуха /в и средней температурой внутренней поверхности огражде-
!ий тср. Температура тср зависит от размеров, расположения и тем-
пературы поверхности тг отдельных ограждений, а также от площади
Fn и температуры поверхности тп отопительных панелей, т.е. связана
; теплообменом в помещении.
Обозначим общую площадь внутренней поверхности всех ограж-
дений помещения Fo, тогда доля обогреваемой теплоносителем пло-
дади составит FJFO, доля необогреваемой площади — (Fo — Fo)/Fo,
Ьтсюда средневзвешенная температура поверхности всех ограждений,
включая отопительные панели:
Fn , Fo Fn
Тср— с ТиЧ- Р тв,	(IX .5)
Го	г о
‘де тв — средняя температура внутренней поверхности не обогреваемых тепло-
носителем ограждений [см. формулы (II.2) и (II.3)].
[ Теплообмен в помещении рассчитывают при установившемся со-
стоянии, когда тепловые потоки от греющей панели в помещение и из
|юмещения наружу считаются равными. При этом задаются темпера-
i^pofl наружного tK и внутреннего /в воздуха, температурой помеще-
ия /п, коэффициентами теплопередачи наружных ограждений.
Задачей расчета является нахождение средней температуры вну-
эенней поверхности ограждений с учетом лучистого теплообмена меж-
/ отопительной панелью и остальными поверхностями и конвектив-
эго теплообмена между воздухом и ограждениями. Зная эту темпера-
/ру, можно проверить соблюдение теплового комфорта, уточнить теп-
|опотери помещения и тепловую мощность отопительной панели.
! Сложная система уравнений теплового баланса для всех огражде-
ний при практических расчетах приводится к одному уравнению, опре-
деляющему теплообмен между нагретой и остальными поверхностями
помещения. Расчеты можно проводить с применением эквивалентного
коэффициента теплопередачи k3 условного ограждения площадью
r8 — Fo — Fn по формуле
!	(тв—40=сел Fп (тп—тв)4~®к Fп (тп—/в),	(IX .6)
де ал— коэффициент лучистого теплообмена [см, формулу (11.15)]; ак —
юэффициент конвективного теплообмена [см, формулу (11.17)].
Для предварительных расчетов принимают коэффициент тепло-
обмена излучением ал = 5,2 4- 6,7 Вт/(м2«К) [4,5 4- 5,8 ккал/(ч-м2 X
— 255 —
(IX.7)
X ° С)1 и коэффициенты теплообмена конвекцией ак: для потолочной
панели 2,3—2,9 (2,0—2,5); для стеновой панели 5,0—7,0 (4,3—6,0);
для напольной панели 4,1—5,5 Вт/(м2*К) 13,5—4,7 ккал/ч*м2*° С)1.
Неполный эквивалентный коэффициент теплопередачи k'3, Вт/
/(м2*К) [ккал/(ч*м2»° С)1, вычисляют по формуле
1
k =----------
э (1/*э)-Яв
где /?в — сопротивление теплообмену ла внутренней поверхности ограждений
[см. формулу (11.13)]; при лучистом отоплении ориентировочно может быть при-
нято — 0,107 К*м2/Вт (0,125° С«м2«ч/ккал).
Эквивалентный коэффициент теплопередачи вычисляют для
помещения, геометрически равного данному, в котором все огражде-
ния, не обогреваемые теплоносителем, условно заменены одним тепло-
технически эквивалентным ограждением той же площади (F3 ~ Fo —
-Fn).
Обозначив коэффициенты теплопередачи k и площади F отдель-
ных реальных ограждений помещения (наружных стен, окон, внутрен-
них стен, пола и потолка) соответствующими индексами («н. с.», «эк»
и т. д.), получим эквивалентный коэффициент теплопередачи услов-
ного ограждения:
К^Он.с+(^Оок] + п1 (^Ов.с + Я2 (^Оил + Яз^Опт]/^»» (IX.8)
где р — коэффициент, учитывающий добавочные теплопотери [см. формулу
(III.5)]; «1. и2, н3— коэффициенты, учитывающие уменьшение расчетной раз-
ности температуры для внутренних ограждений [см формулу (11.28)].
Левая часть уравнения (IX.6) выражает тепловой поток от вну-
тренней поверхности условного ограждения в наружный воздух, т. е.
теплопотери помещения
Qopp » (®в *— ^н) •	(IX. 9)
В правой части уравнения (IX.6) первое слагаемое определяет
полный (при Хфп._в = 1,0) лучистый поток от греющей панели на по-
верхность ограждений, второе учитывает конвективный теплообмен
панели с воздухом помещения.
Пример IX. 1. Определим площадь подоконной бетонной отопительной пане-
ли, температуру поверхности ограждений и проверим соблюдение температур-
ной комфортности в помещении для условий примера 11,1, Площадь наружной и
трех внутренних стен 86,4 м2. Теплопотери через наружную стену и окна, подсчи-
танные обычным способом, при расчетной температуре наружного воздуха —
—26°С составляют 2267 Вт (1948 ккал/ч).
Задаваясь температурой поверхности отопительной панели тп = 75° С,
определим по формуле (IX.4) ее площадь
,	2267	„ о „
Fп ————————— = 3,25 м2,
12,63(75-20)
— 256 —
где по формулам (11*14)—(ПЛ 7):
Он «(4,6.1,29) +1,66 (75—20) (/3« 6,32+6,31 =>12.63 Вт7(ма-К)1
£«0.81 +0,005 (75+ 21) = 1,29.
' Температуру воздуха принимаем равной нормативной температуре ==
: * 20® С.
I Определим эквивалентный коэффициент теплопередачи по формуле (IX ,8).
принимая р = 1,08, при общей площади ограждений помещения Fo = 86,4+
+1(36.2) - 158, 4 ма:
,	(1,05-6,4-3,9)+(2.68—1,05)2-2,5.2
кэ о,"— — — I,—пс ----------------—	1,08 =
0,306 Вт/(М»-К> [0,263 ккал/(ч«ма.аС)],
158,4—3,25
0,296 Вт/(ма.К)[0,254 ккал/(ч.м*.*С)).
Найдем неполный эквивалентный коэффициент теплопередачи по формула
.7)	,	,
=» .
-------—0,107
0,296--’
Вычислим из уравнения (1Х,6) при k'3 ни 0,31
_ 16,32.75 +6,31 (75 —20)+0,31-2б|3,25—0,31.26-158,4
(6,32 —0,31)3,25+р),31 • 158,4 '	” » *	*
Теплопотери через наружные ограждёнйя при лучибтом отоплении по фор»
муле (IX.9) составляют	•	,	‘
Qorp *=0,31 (158,4 —3,25) (20,7 +26) «2246 В?(1 31 ккал/ч),
что близко к рассчитанным обычным способом.
Определим среднюю температуру поверхности всех ограждений помещения
по формуле (IX.5)
(158,4 —3,25^20,7 с
Ор 158,4	158,4
Так как по выражению (IX, 1) тор > tB, то способ отопления помещения от.
носится к лучистому.
Находим необходимые по первому условию комфортности (см. п.ПЛ) зна»
чения радиационной температуры по формуле (П.6), принимая температуру
помещения ta « 21° С (см. табл. ПЛ):
=Л ,57.21—0,57.20 ±1,5)
<й=(21,6 ±1,5)аС.
Действительная средняя температура поверхности ограждений тор == 21,8°G
соответствует необходимой радиационной температуре помещения.
Допустимость температуры поверхности низкой (высота менее 1 м) стеновой
отопительной панели не проверяем, так как принятая температура (75® С) ре-
комендуется нормами для помещений, к которым предъявляются повышенные
санитарно-гигиенические требования (например, для палат лечебных зданий).
1Х.6. РАСЧЕТ ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ ОТОПИТЕЛЬНЫХ ПАНЕЛЕЙ
Каждая отопительная панель передает теплоту во ввей своей внеш-
ней поверхности. Однако принято называть, подчеркивая величину
основного теплового потока, панели приставные и встроенные в на-
ружные ограждения панелями в однооторонней теплоотдачей, панели,
заменяющие внутренние ограждения (перекрытия, перегородки) или
9 Зак. 1303
— 257
Рис. IX.12. Разрез наружного огражде-
ния с совмещенной бетонной отопи-
тельной панелью
1 — отопительная панель с односторон-
ней теплоотдачей; 2 — слои огражде-
ния; 3 — тепловая изоляция
имеющие конвективный канал (см. рис. IX.6, б, в), панелями с двусто-
ронней теплоотдачей.
Фактически для любой отопительной панели рассчитывают теп-
лопередачу в обе стороны.
Для панели с односторонней теплоотдачей общая теплопередача
складывается из теплового потока с лицевой поверхности, направлен-
ного в отапливаемое помещение, — лицевой теплоотдачи
флиц и тыльного теплового потока, направленного наружу, — тыль-
ной теплоотдачи фтыл (Рио- IX.12):
Qn Флнп4“Фтыл •	(IX. 10)
Для панели с двусторонней теплоотдачей второе слагаемое в урав-
нении (IX. 10) выражает теплопередачу в соседнее помещение или в кон-
вективный канал.
Например, для напольно-потолочной панели
Qn == Фпл 4“ Qht •	(IX .Па)
Для перегородочной панели с симметричным расположением грею-
щих элементов в бетоне (см. рио. IX. 11) уравнение (IX. 10) принимает
вид:
<2п=2(?лиц;	(IX. 116)
при теплопередаче в конвективный канал
Qn331 »7@лиц-	(IX. 11 в)
Лицевая теплоотдача бетонной отопительной панели слагается из
теплопередачи отдельных греющих труб, по-разному расположенных
в панели. На рис. IX. 1 показано различие в положении труб, отража-
ющееся на их теплопередаче: трубы названы средними, крайними и
одиночными.
Наиболее интенсивно передают тепло одиночные трубы, теплопе-
редача крайних и особенно средних труб тормозится взаимным про-
греванием бетонного массива соседними трубами.
Если известна теплопередача 1 м трубы, то лицевая теплоотдача
отопительной панели составит
@лиц== <7ср ^ср 4~ <7кр ^кр 4_<7ед 1рд,	(Ш • 12)
где <?Ср,	<70д — теплопередача 1 м средних, крайних и одиночных труб в
бетонном массиве; Zop, /кр, /Од — длина соответствующих труб в панели.
— 258 —
Лицевую теплоотдачу 1 м трубы <7ЛИЦ, Вт/м 1ккал/(ч«м)1, опреде-
ляют о учетом термического сопротивления отдельных слоев в конст-
рукции панели, отделяющих теплоноситель о температурой t? от поме-
щения:
(1X13)
'ХЛИЦ
где ?п — температура помещения; /?лиц == /?в + #ст + Ям +	—
общее сопротивление теплопередаче от теплоносителя в помещение.
Особенность определения сопротивления теплопередаче заключа-
ется в том, что термическое сопротивление массива бетона больше по
сравнению с сопротивлением чугунной или стальной стенки прибора.
Добавочные слои ограждающей конструкции являются также дополни-
тельным термическим сопротивлением.
В формуле (IX. 13) все сопротивления — теплообмену у внутренней
поверхности трубы Яв, стенки трубы /?ст, массива бетона Ям, доба-
вочных слоев Ri и теплообмену у внешней поверхности панели /?„ —
относятся к 1 м трубы. Поэтому при их определении учитывают пло-
щадь поверхности теплообмена на длине 1 м, а результат выражают в
К*м/Вт (° С-м-ч/ккал).
Сопротивление теплообмену на внутренней поверхности 1 м трубы
составляет
₽B = I/(aBFB),	(IX. 14)
где FB — площадь внутренней поверхности теплообмена 1 м трубы.
При внутреннем диаметре трубы dB для панелей с односторонней
теплоотдачей FB ~ ndB, с двусторонней — FB = 0,5ш/в, м2/м.
Термическое сопротивление стенки 1 м трубы
ЯСТ = бет/ (^СТ Я ст)»	(IX . 15)
где бст — толщина стенки трубы; FCT — площадь стенки 1 м трубы; при наруж-
ном диаметре трубы dH для панелей с односторонней теплоотдачей FOT=»0,5«X
X(rfB + dH), с двусторонней — FCT — 0,25л (dB -Т dn), м2/м.
Термическое сопротивление массива бетона при использовании экс-
периментальных данных, подобных изображенным на рис. IX. 10:
ЯМ=Я'/КМ.	(IX.16)
Это сопротивление зависит от положения греющих труб в бетоне*
причем Хм — действительное значение теплопроводности массива бе-
тона.
Термическое сопротивление добавочных слоев панели (на рис. IX. 12
изображен один добавочный слой толщиной
(IX. 17)
s
где $ — площадь внешней поверхности, приходящаяся на I м трубы (см. рио»
IX.12), м8/м.
Наконец, сопротивление теплообмену на внешней поверхности
панели
Ян=>1/(ан8),	(IX.18)
где аи — коэффициент внешнего теплообмена, определяемый по формуле (II. 11).
9*
— 259 —
Для одиночных греющих труб в бетоне считают, что теплоотдаю-
щая поверхность составляет полосу шириной 0,4 м.
Пример IX.2. Определим лицевую теплопередачу для 1 м средних пластмас
совых труб диаметром 18X3 мм, заделанных с шагом 80 мм в бетонную стеновую
панель толщиной 60 мм с односторонней теплоотдачей, если расход воды 30 кг/ч
и разность температуры /г — ta = 65°С. Панель оклеена обоями тодщинрй
2 мм. Теплопроводность: бетона — 1,37 (1,18), пластмассы — 0,816 (0,70), бу-
маги — 0,175 Вт/(м-К) [0,15 ккал/ (ч-м-°С)].
Коэффициент теплообмена на внутренней поверхности трубы dB =» 12 мм
находим по формуле М.А. Михеева: при расходе воды 30 кг/ч коэффициент йв «=•
= 570 Вт/(м®-К) [490 ккал/(ч-м2 • °C)]
Сопротивление теплообмену на внутренней поверхности 1 м трубы по форму-
ле (IX. 14) составляет-
Дв =-------~-----==0,047 К-м/Вт (0,054° С-м-ч/ккал).
в 570-3,14.0,012	'
Термическое сопротивление стенки трубы по формуле (IX. 15)
/?ст =0,003 i (0,815-0,5-3,14 (0,012+0,018)] =0,078 К-м/Вт (0,091е С-м-ч/ккал )
1ермическое сопротивление массива бетона определяем при
h=0,03 м; ft/dH=0,03/0,018 = 1,67;
s!dv = 0,08/0,018 = 4,44; по рис. IX.10, а—/?м=0,43.
Действительное сопротивление, отнесенное к 1 м трубы, находим по форму-
ле (IX. 16)
/?м =0,43/1,37 =0,314 К-м/Вт (0,365® С-м-ч/ккал).
Термическое сопротивление слоя бумаги (обоев) по формуле (IX. 17)
>	/?б =0,002/(0,08-0,175) =0,143 К-м/Вт(0,166е С-м-ч/ккал).
Ьредварительное значение сопротивления теплообмену на внешней поверх-
ности панели вычисляем по формуле (IX. 18), принимая ан = 11,6 Вт/(м8^К)
по примечанию к формуле (IX.4):
/?в = 1/(11,6-0,08) = 1,078 К«м/Вт(1,25’С-м ч/ккал).	<
Определяем разность температуры поверхности панели и помещения
•___________/?н('т--+)	_____________। .078-65__________
<1п'“tu~ /?а+/?ст4-Дм+Яб+ЯН “ 0,047 + 0.0/8 4-0,314 40,1434-1 (078 ”
= 42,2® С.
Действительные значения коэффициента ан при полученной разности тем-"
пературу по формулам (11.14) — (11.17)
ан=4,9-1,2+1,66-42,21/3 = 11,8 Вт/(м2-К)
и сопротивления теплообмену по формуле (IX. 18)
/?н = 1/(11,8-0,08) = 1,059 К-м/Вт(1,232°С-м ч/ккал).
Лицевая теплоотдача для 1 м средней трубы в бетонной панели по формуле
(IX. 13)
,	65
’ли1’“ 6;Й7То,ОТ8+О.ЗИ+О,Ш+1.059 = 39’6 Вт/”134'1 «««А»-Д-
— 260 —•
Тыльная теплоотдача бетонной отопительной нанелй в наружный
воздух, так же как и лицевая теплоотдача, складывается из теплопере-
дачи отдельных греющих труб, т. е. определяется по формуле (IX. 12).
Тыльную теплоотдачу для 1 м трубы <7ТЫЛ, Вт/м 1ккал/(ч«м)],
находят с учетом термических сопротивлений не только слоев отопи-
тельной панели, но и слоев конструкции наружного ограждения, отде-
ляющих панель от наружного воздуха, по формуле
?тыл
—4i
Ягыл+^иэ
(IX. 19)
где ?н — расчетная температура наружного воздуха; /?тыл = Яв 4* /?Ст 4*	4"
4-	+ /?н — общее сопротивление теплопередаче от теплоносителя в наруж-
ный воздух, отнесенное к 1 м грубы; /?из — термическое сопротивление дополни-
тельного слоя тепловой изоляции для уменьшения теплопотерь через наружное
ограждение (см. рис. IX. 12).
Сопротивления теплообмену на внутренней поверхности трубы /?в»
стенки трубы /?ст и массива бетона вычисляют как для панели с
двусторонней теплоотдачей.
Тыльная теплоотдача в большей степени, чем лицевая, зависит от
термического сопротивления слоев ограждающей конструкции (на
рис. IX. 12 изображены два слоя толщиной б2 и б3). Тепловая изоля-
ция увеличивает это сопротивление. Все же тыльная теплоотдача по
площади панели может быть больше теплопотерь через наружное ог-
раждение той же площади при отсутствии панели. Если считать воз-
мещение этих теплопотерь полезной теплоотдачей панели, то дальней-
шее возрастание тыльной теплоотдачи панели будет связано с бесполез-
ной затратой тепла.
При полезной теплоотдаче с площади ограждения s, м2, равной
korv s (tB — /н), дополнительная бесполезная теплоотдача наружу,
связанная с установкой отопительной панели, составит
?доп = ?ты л ~“^огр 5 в Йг)»	(IX -20)‘
где feorp — коэффициент теплопередачи ограждения.
Чтобы свести дополнительные теплопотери к нулю, следует по урав-
нению (IX.20) приравнять тыльную теплоотдачу основным теплопоте-
рям через ограждение, подсчитанным обычным способом:
S (^В~~йг)
Стылe	D	*
Аогр
Подставляя значение дгыл в формулу (IX. 19), найдем необхо-
димое термическое сопротивление тепловой изоляции, расположенной
за панелью:
D /?огр
Айз =
„	.	4 *тЫл
S *в“‘в
(IX.21)
и толщину слоя, м, этой тепловой изоляции
6Из = /?из ^из 8 •	(IX • 22)
Расчетами установлено, что для уменьшения тыльной теплоотдачи
отопительной панели (дополнительные тепдрпотери помещений не
— 261
должны превышать 10% основных) термическое сопротивление запа-
нельного участка наружного ограждения в средней полосе СССР
следует увеличивать не менее чем до 2 К*м2/Вт при стеновой панели
и в еще большей степени при напольной или потолочной панели.
Пример IX.3. Определим общую теплопередачу подоконной бетонной ото-
пительной панели и толщину слоя тепловой изоляции при условии исключения
дополнительных (бесполезных) теплопотерь, если сопротивление теплопередаче
наружной стены /?н.с = 0,95 К-м2/Вт (1,1° С-м2-ч/ккал), теплопроводность теп-
ловой изоляции Хиз = 0,07 Вт/(м-К) [0,06 ккал/(ч*м-°С)]. Приставная панель
площадью Fa =1,6 м2 имеет 14,3 м средних греющих пластмассовые труб и 5,8 м
крайних труб, расположенных с шагом s = 80 мм. Расчетная температура: теп-
лоносителя /т = 85° С, внутреннего воздуха tB = 20°С, наружного воздуха /н =*
= — 26°С.
Лицевую теплоотдачу 1 м средних труб принимаем по расчету в примере IX.2
равной 39,6 Вт/м [34,1 ккал/(ч-м)].
Лицевую теплоотдачу 1 м крайних труб определяем по отдельному расчету
равной 73,5 Вт/м 1(63 ккал/(ч-м)].
Лицевая теплоотдача всей отопительной панели по формуле (IX. 12)
<2лиц=3<7ср^ср+9кр^кр=:’39,6-14,3 +73,5-5,8 =992 Вт(853 ккал/ч).
Тыльная теплоотдача отопительной панели, которая по условию должна
быть равна основным теплопотерям через наружную стену, составляет
п Ш~'Н)	1,6 (20—(—26)]
<2тыл=----п------=------------------0-77 Вт(66 ккал/ч)-
' Общая теплопередача отопительной панели по формуле (IX. 10)
Qn=992+77 = 1069 Вт(919 ккал/ч).
Сопротивление теплопередаче от теплоносителя в наружный воздух, отне
сенное к 1 м средней трубы, с учетом результатов расчетов в примере IX.2
/?тыл«/?в+/?ст + /?м + ^4-/?н = 2-0,047 + 2.0,078 +
0,24	0,95 —0,86-0,183	0,86-0,05 ,л ,	„	_ _
—-----------——----------1--——— =, 10,88 К-м/Вт(12,65еС-м-ч/ккал),
I	U,Uo	U,Uo
0,08
Термическое сопротивление слоя тепловой изоляции по формуле (IX.24)
0 95 85 —I 26)
~ А"--;  10,88 = 17,8 К-м/Вт (20,7° С-м-ч/ккал).
UfUo ZU—(—40)
Толщина запанелиного слоя тепловой изоляции по формуле (IX. 22)
биз=, 17,8-0,07.0,08 =0,1 м.
IX.7. ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СИСТЕМ
ПАНЕЛЬНОГО ОТОПЛЕНИЯ
Проектирование системы панельного отопления здания начинает-
ся с выбора вида отопительных панелей и мест их расположения в по-
мещениях. Установив тепловые нагрузки и расчетную температуру
панелей, рассчитывают их предварительную площадь. Проверяют вы-
полнение условий температурного комфорта и уточняют теплопоте-
ри через ограждающие конструкции характерных помещений. Затем
выбирают необходимое число типоразмеров отопительных панелей.
— 262 —
Тип панели определяется числом параллельных (средних и двух край-
них) труб, размер — длиной панели (например, типоразмер панели,
обозначенный П-6-1,6, имеет шесть параллельных труб, длина панели
1,6 м). Рекомендуется ограничивать число типов панелей в здании
двумя-тремя при общем числе типоразмеров четыре—шесть.
.Для выбора длины панелей каждого типа значения предваритель-
ной площади панелей (теплопотери всех помещений) объединяют в
группы. Средняя величина теплопотерь в пределах каждой группы не
должна отличаться более чем на 15% от аналогичной величины в со-
седних группах, а теплопередача панелей, предназначенных для каж-
дого помещения, на 4- 10% и — 5% от расчетных теплопотерь (на-
пример, отопительную панель с полезной теплопередачей 700 Вт мож-
но устанавливать в помещениях с теплопотерями 637—737 Вт). Для
сокращения общего числа типоразмеров панелей в помещениях со
значительными теплопотерями может быть установлено несколько ото-
пительных панелей одинаковой или различной длины и даже различ-
ных типов, уже выбранных для других помещений.
Как известно, температура бетона в среднем на 20® С ниже темпе-
ратуры труб. Возникающее различие в удлинении вызывает растяже-
ние бетона. Для предотвращения образования трещин в бетоне расстоя-
ние между трубами панелей не должно быть слишком большим. В ча-
стности, для подоконных панелей оптимальным (с учетом также эко-
номических показателей) считается шаг труб 100—150 мм, для пере-
городочных панелей — 80—120 мм.
Площадь отдельных напольно-потолочных панелей желательно при-
нимать до 10—15 м2 при длине не более 5 м исходя из удобства транс-
портирования и размещения панелей в помещениях.
После выбора параметров теплоносителя в трубах панелей в за-
висимости от принятой схемы системы отопления проводят оконча-
тельные конструирование и расчет теплопередачи панелей с уточнением
ранее принятого расположения их в помещениях.
При проектировании системы отопления предусматривают возмож-
ность полного удаления воздуха из панелей, особенно горизонталь-
ных, что обеспечивается при совпадении направлений движения воды
и воздуха в трубах панелей. Завершается проектирование гидравличе-
ским расчетом труб о учетом длины, изгибов и соединений нагреватель-
ных элементов панелей. Тепловую нагрузку панелей принимают с
учетом бесполезных потерь теплоты через наружные ограждения.
При использовании в системе отопления кроме бетонных панелей
других отопительных приборов металлические приборы для ограниче-
ния количества протекающей через них воды следует снабжать кранами
повышенного гидравлического сопротивления.
Глава X. ОСНОВЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ
И РАСЧЕТА СИСТЕМ ВОЗДУШНОГО ОТОПЛЕНИЯ
Х.1. МЕСТНОЕ ВОЗДУШНОВ ОТОПЛЕНИЕ
Принципиальные схемы системы местного воздушного отопления
даны на рис. X.I. Система о полной рециркуляцией воздуха может
быть бесканальной (рис. X.I, а) и канальной (рис X.I, б). При бес-
канальной системе воздух нагревается в калорифере и перемещается
вентилятором. Наличие канала для горячего воздуха вызывает есте-
ственную циркуляцию воздуха через помещение и калорифер.
Для местного воздушного отопления помещения одновременно g
его вентиляцией используют две другие схемы, изображенные на
рис X.I По схеме с частичной рециркуляцией внутреннего воздуха
(рис*. X.I, в) помещение обогревается всем поступающим в него возду-
хом, а вентилируется только той его частью, которая забирается сна-
ружи; по прямоточной схеме (рис. X.I, г) наружный воздух В коли-
честве, необходимом для вентиляции помещения, нагревается до тре-
буемой для отопления температуры.
Массовое количество воздуха GOT, кг/с, подаваемого только о це-
лью отопления помещения с теплопотерями Qn:
где с—удельная теплоемкость воздуха, равная 1005 Дж/(кг*К)(0,24 ккал/(кг«°С)|;
fo и —температура горячего воздуха и воздуха помещения (/в^р.в п<? ГОСТ
(2.1.005—76), °C.
Для воздушного отопления помещений с постоянным или длитель-
ным (более 2 ч) пребыванием людей воздух можно нагревать до 70° С,
если он свободно выпускается в верхнюю зону (выше 4 м от пола при
горизонтальных или наклонных струях и 6 м при струях, направлен-
ных вертикально вниз) Температура воздуха, подаваемого в рабочую
или обслуживаемую зону на расстоянии более 2 м от рабочих1 мест, не
264 -
должна превышать 45е С. Если человек подвергается длительному не-
посредственному влиянию струи нагретого воздуха, температуру это-
го воздуха рекомендуется понижать до 25° С.	5
Если количество воздуха для отопления оказывается равным ил«
превышает количество воздуха для вентиляции (G0T > GBeHT), то со-
храняют количество и температуру отопительного воздуха, а систему
выбирают прямоточной или с частичной рециркуляцией. Если же ко-
личество вентиляционного воздуха превышает расчетное количества
воздуха для отопления (GBeHT > G0T), то принимают количество воз-
духа для вентиляции, систему делают прямоточной, а температуру по-
даваемого воздуха вычисляют по формуле
/г=э/в+__^!1--- (X 2)
После уточнения воздухообмена определяют расход теплоты на
нагревание воздуха по формулам:
для рециркуляционной системы воздушного отопления
(Х.З)
для частично рециркуляционной отопительно-вентиляционной си-
стемы
О.аСЮот(^p-~iB)+ GBeHT	(Х.4)
для прямоточной отопительно-вентиляционной системы
Q	GBeHlf о (tP —tB),
(Х.5)
уде — расчетная температура наружного воздуха для проектирования отоп-
ления.	,
В формуле (Х.4) количество рециркуляционного воздуха <7Р ==«
== G0T — GBeHT, так как Сот выражает количество смешанного возду-
ха, нагретого до температуры tv с целью отопления.
Пример Х.1. Определим часовое количество воздуха, подаваемого в рабо-
чую зону, для поддержания в помещении температуры 20°С, если его теплопоте-
ри составляют 2000 Вт (1720 ккал/ч).
Количество подаваемого воздуха при tv =» 45°С по формуле (Х.1)
0От
2000-3600	2000
1005(45 —20)	= 0,278-25
287
или ——=258 м3/ч,
I > 11
Пример Х.2. Вычислим часовой расход теплоты на нагревание воздуха по
условиям примера Х.1, если объем наружного воздуха, подаваемого для венти-
ляции помещения, LBeHT =“ 100 м3/ч. Температура наружного воздуха tB =»
= — 15° С.
Расход теплоты в частично рециркуляционной отопительно-вентиляционной
системе по формуле (Х.4)
<2=1005 [287(45 —20)+ 100-1,205 (20+15)] 10-3 = 11 450 кДж/ч(2732 ккал/ч).
Объем рециркуляционного воздуха составляет La—ЬвваТ — (287 : 1,205) —
— 100 = 138 м®/ч; дополнительный, сверх теплопотерь помещения, расход теп-
лоты 11450—2000Х 3,6 = 4250 кДж/ч (1012 ккал/ч).
Прямоточная отопительно-вентиляционная система неприменима, так как
температура горячего воздуха в этом случае превысит допустимую даже при пода-
че воздуха в верхнюю зону, В самом деле по формуле (Х.2)
/р=20
2000-3600
1005 100-1,205
20+60=80’С >70= С.
— 265 —
а)	Местное воздушное отопление
предусматривают в производст-
венных, гражданских и сельскохо-
зяйственных зданиях: в рабочее
время при отсутствии централь-
ной системы приточной вентиля-
ции, причем система отопления
может быть чисто отопительной и
совмещенной с местной приточной
вентиляцией; в нерабочее время
при отсутствии, невозможности
или экономической нецелесообраз-
ности использования для отопле-
ния имеющейся системы приточной
вентиляции. В промышленных зда-
ниях местное воздушное отопление
предусматриваюг в помещениях с
производствами категорий Г и Д,
технологический процесс в кото-
рых не сопровождается выделе-
Рис. Х.2 Схема расположения отопитель- НИеМ ПЫЛИ И врвДНЫХ ВСЩвСТВ,
ных агрегатов в плане помещения при па- ВОЗГОНЯЮЩИХСЯ ПрИ СОПрИКОСНО-
раллельных компактных (о) и при непол-	“	г
вых веерных воздушных струях (б) ВСНИИ С НЗГрСТЫМИ ПОВерХНОСТЯ-
МИ.
Для местного воздушного отопления применяют : рециркуляцион-
ные отопительные агрегаты с механическим побуждением движения воз-
духа (см. рис. Х.1, а): отопительно-вентиляционные агрегаты с ча-
стичной рециркуляцией воздуха и прямоточные, также с механическим
побуждением движения воздуха (см. рис. Х.1,в, г); рециркуляцион-
ные воздухонагреватели в естественным движением воздуха (см. рио.
Х.1, б). При использовании отопительных агрегатов нагретый воздух
может подаваться сверху наклонными струями в направлении рабочей
зоны (наклонная подача) и горизонтальными струями выше рабочей
зоны (сосредоточенная подача).
Для отопления помещений следует устанавливать не менее двух
агрегатов (рис. Х.2). Тепловую мощность выбираемого типа агрегата
принимают равной теплопотерям ячейки помещения, обслуживаемой
одним агрегатом:
Qi = <7^1 (£р.з — М»	(Х.б)
где Pf — поправочный коэффициент, принимаемый равным 1,1 при наклонной
подаче и 1,2о при сосредоточенной подаче (для агрегатов СТ Д-300 м Р* == 1,1
во всех случаях); q — удельная тепловая характеристика помещения (см. п.
Ш.5); V} ~ blha — объем обслуживаемой ячейки помещения, имеющего вы-
соту hn; b и I — ширина и длина зоны эффективного обслуживания одним агре-
гатом: при наклонной подаче длина I — l,58/in, ширина b => I (допустимо при-
нимать ширину в пределах от 0,5/ до 2Z); при сосредоточенной подаче длина
0,7/п ширина ft Зйп (см. рис. Х.2); т — аэродинамическая харак-
теристика струи, выражающая интенсивность уменьшения скорости движения
воздуха в струе (т — 4,5 при обычной регулирующей решетке, установленной в
выходном патрубке агрегата).
** 266
При наклонной подаче наибольшая дальнобойность струи нагре-
того воздуха достигается в том случае, если выпускать воздух вниз
под углом 35° к горизонту на высоте h, м, над уровнем пола помещения
(по материалам ЦНИИпромзданий):
Л=1+Лр.3 + 0,ЗЛп,	(Х.7)
где Лр. з и /1п — высота соответственно рабочей зоны и помещения, м.
При истечении воздуха через регулирующую решетку агрегата
(т — 4,5) образуется так называемая компактная струя. Воздушная
струя превращается в неполную веерную в том случае, когда регули-
рующую решетку дополняют рассеивающей (т = 1,8).
Наибольшая скорость движения и наивысшая температура воздуха
наблюдаются на верхней границе рабочей зоны на расстоянии х =
= 0,635/?п от отопительного агрегата, из которого подается наклонная
компактная воздушная струя. Скорость движения воздуха ир.3, м/с,
на верхней границе рабочей зоны при аэродинамической характери-
стике струи т = 4,5 в помещениях высотой от 9 до 15 м может быть
найдена по формуле
°р.з = ^Д vt>	(Х.8)
где kf, — экспериментальный коэффициент, зависящий от высоты помещения;
при Лп — 9 м коэффициент — 0,11; при 12 м — kh = 0,18, при 15 м—=
«= 0,22; о0 — начальная скорость движения воздуха при выходе из агрегата,
м/с; Fo — площадь регулирующей решетки агрегата, м2.
Для аналогичных помещений избыточная температура воздуха
Д/р.3, ° С, на верхней границе рабочей зоны при понижении температу-
ры струи, выраженном тепловой характеристикой струи п = 3,8,
составит
Д£р*3=О,2бД/о VfT,	(Х.9)
где Д^о = 4 — ?р.з — начальная избыточная температура нагретого воздуха, ° С.
Скорость движения воздуха и температуру его в рабочей зоне про-
веряют по формулам (Х.8) и (Х.9) после выбора типа отопительного
агрегата. Полученные по этим формулам скорость и температуру со-
поставляют g нормативными значениями, имея в виду, что по ГОСТ
12.1.005—76 (см. табл. 11.1) Д/р,3 допустима до 6° С, а вне постоян-
ных рабочих мест до 1Г С.
Если при наклонной подаче нормативные параметры воздушной
среды в рабочей зоне не обеспечиваются, то применяют сосредоточен-
ную подачу нагретого воздуха. Отопительные агрегаты для сосредото-
ченной подачи устанавливают в средней по высоте помещения зоне,
причем минимально допустимую высоту над уровнем пола определяют
по формуле
/1 = /гр.3+0,ЗУ^.	(Х.10)
Отопительные агрегаты для сосредоточенной подачи воздуха разме-
щают в плане помещения, как и для наклонной подачи (см. рис. Х.2),
причем при неполных веерных струях агрегаты могут отстоять друг от
друга на расстоянии до 10Лп.
— 267 —
Ряс. Х.З. Схема развития по высоте м«
гретой свободной струи при сосредоточен-»
ной подаче воздуха в помещение
1 — отопительный агрегат; 9 — точка ova
струи в «критическом» сечения
Начальные характерные параметры воздушной струи, т. е. условия
истечения нагретого воздуха из агрегата, можно выразить линейным
размером//, м, названным геометрической характеристикой воздушной
струи (воздушного фонтана) [30].
Если при выпуске воздуха через регулирующую решетку агрега-
та создается компактная ненастилающаяся струя (т = 4,5; п =* 3,8),
то геометрическая характеристика компактной струи с о-
ставляет [18]
Я = 12,58и0 Fg'25/A/?’5.	(Х.Н)
Если при выпуске воздуха через рассеивающую решетку агрега-
та образуется веерная ненастилающаяся струя (т = 1,8; п = 1,2),
то геометрическая характеристика неполной веерной
струги имеет‘вид:
// = 8,96у0^’25/Л/^5,	(Х.1!2)
где — начальная скорость движения воздуха, м/с; Fo — площадь воздуховы-
пускного отверстия, м2, А/о — избыточная температуря нагретого воздуха, ° G
В рабочей зоне помещения под приточной струей возникает обрат-
ный поток воздуха. В том месте, где расширяющаяся воздушная струя
наиболее близко подходит своей нижней границей к рабочей зоне, об-
ратный поток движется с максимальной скоростью. Нагретую струю
следует рассчитать так, чтобы максимальные скорость движения и
температура обратного потока, определяемые по приводимым ниже
формулам, не превышали нормативных. Скорость о0оР, м/с, обратно-
го потока
t>o6p-^o(Fo/^n)°5.	(ХЛЗ)
где k — 0,65 — 1,30 (по табл. 8 [18] или по формуле k «= 1,34 — 0,04 А/, Я —
число отопительных агрегатов в ряду).
Избыточная температура Д/обр, °C, обратного потока
Д/обр «-1 ЛД/о (W)°'6.	(X. 14)
Полученные значения, как и при наклонной подаче, проверяют по
нормам, причем при сосредоточенной подаче, согласно ГОСТ 12.1.005—
76, допускается повышение скорости движения воздуха до 0,7 м/с на
постоянных рабочих местах при одновременном повышении температу-
ры воздуха на 29О.
Горизонтальная воздушная струя, не настилающаяся на поверх-
ность ограждений при выпуске ее в среднюю зону по высоте помещения,
на определенном расстоянии от места подачи развивается свободно.
— 268
До поперечного сечения, называемого «критическим», такую струю счи-
тают свободной. Далее на развитие струи влияют ограждения поме-
щения, и струю называют стесненной
В горизонтальной нагретой воздушной струе действует архимедо-
ва сила, вызывающая ее подъем. Высота подъема оси свободно й
воздушной струи, обозначенная у (рис. X 3), связана о го-
ризонтальным расстоянием х от отопительного агрегата и с геометриче-
ской характеристикой струи Н зависимостью [30]
у = х3/3№.	(X 15)
При подъеме нагретого воздуха перегревается верхняя зона, вслед-
ствие чего увеличиваются теплопотери через покрытие помещения и
переохлаждается рабочая зона Температура воздуха по высоте поме-
щения становится более ровной, если увеличить начальную скорость
движения нагретой струи (или уменьшить избыточную температуру до
10—16° С).
Необходимую начальную скорость движения компактной воздуш-
ной струи, выпускаемой из отопительного агрегата, можно определить
по формулам (X. 11) и (X. 15) при ограничении высоты подъема оси струи
над местом ее подачи величиной у — 0,15ЛП:
о0 =0,065 (A/e)0,s (63 An/Fo)0 2®,	(X 16)
Аналогично получают формулу для начальной скорости движения
неполной веерной воздушной струи
и0 = 0,023 (А/о)0’6 (63 М^)®’25.	(X 17)
Равномерность температуры воздуха по площади и высоте связана
с кратностью воздухообмена в помещении объемом Vn, м3*.
k^Lu/vllt	(X 18)
где — воздухообмен в помещении, лг’/ч.
С увеличением кратности воздухообмена от 1 до 3 температура
воздуха по высоте помещения распределяется равномернее, дальней-
шее же увеличение кратности воздухообмена практически не влияет
на температуру воздуха в верхней зоне. При соблюдении описанных вы-
ше условий в отношении скорости, высоты выпуска и кратности возду-
хообмена сосредоточенная подача нагретого воздуха вызывает изменение
температуры1 воздуха всего на 0,1—0,15° С на 1 м высоты, и температура
воздуха в верхней зоне высоких цехов отличается от температуры в
рабочей зоне не более чем на 3° С.
Наиболее выгодную кратность воздухообмена в помещении по наи-
меньшему расходу электроэнергии в отопительных агрегатах находят
при компактной воздушной струе по формуле
з°о^бр
&' =----—-
(Х.19)
где I — длина обслуживаемой агрегатом ячейки помещения, м; о^вр — макси -
мальйая скорость обратного потока, м/с.
ЕсЬй кратность воздухообмена выбрана по формуле (Х.19), тотемпе-
— 269 —
ратуру нагретого воздуха 4» * С, подаваемого отопительными агрега-
тами, вычисляют по преобразованной формуле (Х.2):
".	(Х.20)
Фв & Vn
где Р/ — см. формулу (Х.6).
Эта температура не должна превышать температуры горячего возду-
ха, предельно допустимой для компактной воздушной струи при за-
данной циркуляции воздуха в помещении, определяемой по формуле
z f , 7npW5	(Х 2П
‘дОП = ‘ВТ'О	•	(Л.^1/
Пример Х.З. Требуется рассчитать систему воздушного отопления агрега-
тами с сосредоточенной подачей воздуха в цехе длиной 70, шириной 50 и высотой
10 м, тепловой мощностью 764 кВт (657 тыс ккал/ч) при /в = 15 °C и гнорм
= 0,4 м/с.
Принимаем подачу воздуха шестью отопительными агрегатами с параллель-
ным направлением компактных воздушных струй по схеме, изображенной на
рис. Х.2, а. Тогда тепловая мощность одного агрегата должна составить [см.
формулу (Х.6)]
= (1,25-764) : 6 = 159 кВт(137 тыс.ккал/ч).
Выбираем шесть подвесных отопительных агрегатов типа АПВ-140, рас-
считанных на подачу по 13 900 м8/ч воздуха со сХорбсТью оо =6,1 м/с (Fo =
— 0,63 м2) при избыточной температуре Д/о = 34,о С.
Проверяем принятую длину зоны обслуживания агрегатом (/ = 25 м) при
ее ширине b — 70 : 3 — 23 м. Длина должна быть не более 0,7 т "]/bha=0,7 X
Х4,5 1/2340 = 48 м, что выполняется.
Определяем кратность воздухообмена в цехе по формуле (Х.18)
k =(13900-6) : (70-50-10) =2,4.
Кратность воздухообмена близка к наиболее выгодной, вычисляемой по фор-
муле (Х.19):
k' 3=300-0,42 i 25
Находим максимальную скорость движения воздуха в рабочей зоне по фор-
муле (Х.13) при k = 1,34 — (0,04-3) = 1,29:
oo6p=a 1,22-6,1 Уо,63 : (23-10) =>0,39 м/с,
что соответствует заданной "нормативной скорости.
Определяем максимальное повышение температуры обратного потока в ра-
бочей зоне по формуле (Х.14)
Д/обР =*1.4-34,8 1/0,63 । (23-10) = 2,5Q С,
что допустимо ( < 6°С).
Высота устайбйкн агрегатов в цехе по формуле (Х.10)
ft—2-]-0,3 У23-16=6,5 м.
Начальную скорость компактной воздушной струи для получения необходи-
мой ее траектории получаем по формуле (X. 16)
v0 -0,065 1/зГ8-[(238-10) » 0,63j°’25=8 м/с(>6,1 м/с).
В связи с тем, что наклонную подачу нагретого воздуха применить нельзя,
так как при этом скорость движения воздуха в рабочей зоне ор.3 = 0,14 X
Х6,1Уо,63 = 0,68 м/с [ по формуле (Х.8)] превысит нормативную (0,4 м/с), при-
нимаем установку агрегатов на высоте 4,4 м, рекомендуемой для данного типа
агрегатов.
270 —•
Рис. Х.4. Принципиальная схема автома-
тизации воздушного отопительного агре-
гата
I — калорифер: 3 — вентилятор; 3 — элек-
тродвигатель; 4 — магнитный пускатель;
5 — промежуточное реле; 6 — датчик тем-
пературы, 7 — исполнительный механизм;
8 — регулирующий орган
t Управление воздушным отоплением крупных помещений автома-
изируется. Принципиальная схема автоматизации работы отопитель-
ого агрегата дана на рис. Х.4. Для регулирования применяют датчи-
ки двухпозиционного действия, что обеспечивает точность поддержа-
ния температуры воздуха в помещениях ± 1,5° G.
|	Х.2. РЕЦИРКУЛЯЦИОННЫЕ ВОЗДУХОНАГРЕВАТЕЛИ
| Рециркуляционный воздухонагреватель по способу отопления по-
мещения, связанному с интенсивной циркуляцией воздуха при сосредо-
точенном его нагревании водой, считают прибором местного водовоз-
Душного отопления.
[ Рециркуляционные воздухонагреватели по тепловой мощности за-
нимают промежуточное место между обычными отопительными прибо-
рами водяного и парового отопления и отопительными агрегатами воз-
душного отопления: мощность составляет от 5 до 20—25 кВт (до
^20-103 ккал/ч). Применяют их в жилых, общественных, вспомогатель-
ных и небольших промышленных зданиях (рис. Х.5) для отопления
лестничных клеток многоэтажных зданий, для отопления отдельных
^помещений, не имеющих постоянных рабочих мест у наружных ограж-
дений и периодически используемых.
В лестничной клетке, отапливаемой рециркуляционным воздухона-
гревателем, размещаемым близ наружной входной двери (рис. Х.5, а),
обеспечивается более ровная температура воздуха чем при водяном
Отоплении несколькими отопительными приборами.
F В общественных и вспомогательных помещениях (вестибюлях, хол-
лах, торговых залах, складах и т. п.), имеющих значительную площадь
При ограниченной высоте и сообщающихся с наружным воздухом, ре-
циркуляционные воздухонагреватели устанавливают при входах
Крис. Х.5, б).
। Рециркуляционные воздухонагреватели применяют также для де-
журного отопления периодически используемых помещений, окружен-
ных по периметру постоянно отапливаемой частью здания и охлаждаю-
щихся в основном через покрытие (рис. Х.5, в). К таким помещениям
— 271 -
Рис. X 5. Схемы установки рециркуляционных воздухонагревателей для отопления лестнич-
ной клетки многоэтажного здания (а), низкого помещения (6) и высокого помещения (в)
1 — воздухонагреватель; 2 — обогреваемое помещение
Рис Х.в. Рециркуляционный воздухонагре-
ватель со встроенным каналом (а), при-
ставной с каналом из строительных мате-
риалов (6) я приставной металличе-
ский (в)
/ — нагреватель; 2—канал нагретого воз-
духа; fa — площадь нагревателя; Ри —
площадь поперечного сечения канала
Рис. Х.7. Последовательная (а1) н парал-
лельная (б) схемы присоединения возду-
хонагревателя к теплопроводам
1 — воздухонагреватель; 2 — задвижка на
обводной трубе (нормально закрыта); 3 —
подающая магистраль основной системы
отопления; 4—регулятор расхода воды
относятся зрительные залы театров, концертные и другие залы, а так-
же цехи.
Рециркуляционный воздухонагреватель состоит из двух элементов
— нагревателя и канала (рис. Х.6). Нагреватель делают из стандарт-
ных отопительных приборов — ребристых труб, радиаторов или кало-
риферов. Ребристые трубы и радиаторы используют для нагревателей
меньшей мощности (до 8 кВт), калориферы — для получения более
мощных нагревателей. При равной площади, занимаемой в помещении,
тепловая мощность рециркуляционных нагревателей с калориферами
в 6—6,5 раз больше их тепловой мощности с нагревателями из ребри
стых труб и радиаторов. Калориферы выбирают пластинчатого типа
для уменьшения аэродинамического сопротивления и многоходовые
для увеличения скорости движения теплоносителя.
Канал высотой 1,5—3 м делают встроенным во внутреннюю стену
(рис. Х.6, а) или приставным из строительных материалов (рис. Х.6, б)
и металлическим (рис. Х.6, в).
272 -
„ Рециркуляционные воздухонагреватели при эксплуатации отли-
чаются количественным саморегулированием, характерным для гра-
витационных систем водяного отопления. При изменении температуры
греющей воды изменяются температура и количество циркулирующего
воздуха, причем по мере похолодания усиливается теплопередача и
возрастает кратность циркуляции воздуха в помещении. Это способст-
вует улучшению прогревания помещения при низкой температуре на-
ружного воздуха. Следует иметь в виду, что при отоплении рециркуля-
ционными воздухонагревателями возможны (если не проведены необ-
ходимые расчеты) перегревание верхней зоны с возрастанием тепло-
потерь через покрытие и недогревание рабочей зоны помещений.
Нагреватели присоединяют к теплопроводам систем отопления по
двум различным схемам (рис. Х.7). Первая из схем представляет собой
последовательное соединение (предвключение) воздухонагревателя о
основной системой отопления (рис. Х.7, а). Все количество высокотем-
пературной воды, необходимое для основной системы отопления, пред-
варительно пропускают через воздухонагреватель (задвижка 2 закры-
та). Включение воздухонагревателя перед основной системой отопле-
ния позволяет при максимальном увеличении температурного напора
и скорости движения воды сокращать его площадь. Схему используют
для присоединения постоянно действующего нерегулируемого воздухо-
нагревателя.
Температура воды, выходящей из предвключенного нагревателя:
,,	. Фр.в
где Qp в — тепловая мощность рециркуляционного воздухонагревателя; Gj —
расход, кг/ч, высокотемпературной воды на вводе в здание и в воздухонагрева-
тель, определяемый по формуле
п Ор»в~Юо
i=3e(/t-/2) *
Qc—тепловая мощность основной системы отопления.
По второй схеме автоматически управляемый воздухонагреватель
соединяют о основной системой отопления параллельно (рис. Х.7, б).
Регулирование и полное выключение воздухонагревателя при этом не
отражаются на действии основной системы отопления, но площадь на-
гревателя возрастает из-за уменьшения температурного напора и ско-
рости движения воды.
Расчет рециркуляционного воздухонагревателя заключается в вы-
боре размеров канала и площади нагревателя, достаточных для пере-
дачи необходимого количества теплоты и создания усиленной циркуля-
ции воздуха в помещении (не менее однократной).
Зная тепловую нагрузку, расход и температуру греющей воды и
задаваясь размерами канала, можно найти температуру и скорость
движения нагретого воздуха в канале.
Температура /г, ° С, нагретого воздуха в канале глубиной Ьк при
расчетной высоте h (см. рис. Х.6, б), определяетвя по формуле
(Х.2*)
2gA|i /	’
(Х.22)
(Х.23)
0,9gt\2/з
-Р^к /
10 Зак. 1303
— 273 -
(Х.25)
а скорость vVt м/с, движения нагретого воздуха — по формуле
/ 0,9gt 2g/ij5 у/3
\ cp6K Xt )
где qi — тепловая мощность, Вт, приходящаяся на единицу длины н агревателя;
Р — коэффициент объемного расширения воздуха (1/273),	— сумма коэффи-
циентов местных сопротивлений в рециркуляционном воздухонагревателе по
пути движения воздуха.
В процессе выбора площади теплоотдающей поверхности воздухо-
нагревателя проводят аэродинамический расчет для уточнения расхо-
да циркулирующего воздуха. Аэродинамический расчет основывается
на равенстве естественного циркуляционного давления, возникающего
при нагревании воздуха, аэродинамическому сопротивлению рецирку-
ляционного нагревателя:
Аре=АрргВ>	(X .26)
Естественное циркуляционное давление, создающее циркуляцию
воздуха:
Лре = §Л (Рв~Рг)
(Х.27)
ИЛИ
Аре =»3,6.10"» gh (/р-/в) -3,6- IO-» ghQ^cO™.	(X .28)
При этом считается, что в интервале температуры от 15 до 70° С
плотность воздуха уменьшается в среднем на 0,0036 кг/м3 при уве-
личении температуры на 1°С.
Аэродинамическое сопротивление рециркуляционного воздухона-
гревателя слагается из сопротивления канала и нагревателя:
+	- (Х.29)
Пренебрегая весьма малым сопротивлением, возникающим при тре-
нии о стенки канала воздуха, движущегося с низкой массовой ско-
ростью [ф =; 1 4- 1,5 кг/(С’М2)], сопротивление канала находят по
формуле
Р S£K / G0T у
.	(Х.ЗО)
Сопротивление нагревателя описывается экспериментальной за-
висимостью
Арн = mg (Ф)р,	(X .31)
где т и р — эмпирические коэффициенты.
При использовании в качестве нагревателя, например, чугунного
радиатора
Apn=0,lg(ap)1,75S.	(Х.31а)
По приведенным уравнениям можно определить расход рецирку-
ляционного воздуха бот, предназначенного для отопления помещения.
Можно также найти высоту канала А, если задаться температурой го-
рячего воздуха и. этим самым предопределить его расход.
— 274 —
Пример Х.4, Требуется рассчитать предвключейный рециркуляционный
воздухонагреватель для поддержания в помещении объемом 630 м3 температуры
/в о=3 18° С, если тепловые мощности нагревателя 15 кВт (12,9«103 ккал/ч), основ-
ной системы отопления 225 кВт (193-103 ккал/ч), температура теплоносителя
воды = 150° С, /2 = 70° G,
Расход греющей воды в воздухонагревателе по формуле (Х,23)
Л (154-225) 3600’103	,
1	4187(150 —70)
{ Температура воды, выходящей из воздухонагревателя, по формуле (Х,22)
, ,ГА 15-3600-IO3
fl°150--87-g75--ISO-5°145C-
Задаемся температурой горячего воздуха tv = 65°G и массовой скоростью
воздуха в канале ф = 1,5 кг/(с’М2). Тогда количество воздуха для отопления
помещения по формуле (X. 1)
„	15-3600-103
°»’= 1005(65-18) ="5° КГ/’-
Кратность воздухообмена в помещении при этом
Ln Gor 1150
Vn ^^ = 1,213.630
для воздушного отопления.
сечения канала и живого сечения воздухонарревяте-
1,5,
т. е. является приемлемой
Площадь поперечного
ля
в =/7н
Оот П50 Л „
	-=----------=0,213 tfi.
3600-ф	3600-1,5
Выбираем многоходовой пластинчатый калорифер типа KMG-5 длиной
710 мм, имеющий площадь живого сечения по воздуху Fa — 0,244 м3. Тогда глу-
бина вертикального канала при его ширине 710 мм, равной длине нагревателя,
будет равна:
Рк 0,213 Л Л
в“~= 0.71 =0,Э
Если сумма коэффициентов местных сопротивлений при входе и выхоте воз-
духа из канала (с поворотом потока) S£K = 0,6-}-1,3 == 1,9, то сопротивление
канала по формуле (Х.ЗО) при рср = 1,13 кг/м3:
27	| g
Лрк ~	(Ф)3 = о~Т —(1,5)а = 1,9 Па (0,19 кгс/ма),
2р	2’1,К
Сопротивление воздухонагревателя по формуле (X, 31), выбранной для плас-
тинчатого калорифера типа КМС:|
Дг-=0,122g (пр)1-76 —0,122-9,81 (1,3)1Дв=»1.9 Па
(0,1° кгс/м3),
де гр = 1150 г (3600.0,244'= 1,3 кг/(О’М3)«
Расчетную высоту канала (вертикальное расстояние между серединами ка-
лорифера и воздуховыпускного отверстия) определяем из формулы (Х.28) при
Дрв == Дрр.в = 1,9 4" 1,9 == 3,8 Па (0,38 кгс/ма):
3,8.103
й =	"	=2,3 м.
3,6’9,81(65 — 18)
Температуру горячего воздуха проверяем по формуле (Х.24) при глубине
канала = 0,3 м и расчетной высоте 'i = 2,3 м, учитывая, что генловая мощ-
10*
•— 275
Рис X 8. Схема теплопроводов воздухонагревателей для отопления лестничных клеток че-
тырехсекционною жилого здания с элеваторной системой вол.1 ною отопления (к примеру
Х.5)
J—4 — воздухонагреватели в лестничных клетках
ность нагревателя приходится на 0,71 м его длины
/	0,4-15-10*	\2/з / 4,4-273	\1 /3
Тг = 18-Н---------------------- I--------------- = 18+46 =64® С
г \ 1005-1,044-0,3-0,71 )	\2,0-9,81-2,3/
Температура получилась достаточно близкой к первоначально принятому
значению tr ==? 65°С. При расчете принята сумма коэффициентов местных со-
противлений рециркуляционного воздухонагревателя
+	’9 = 1,9+2,5=4,4.
(Ф/	1 4
Скорость движения горячего воздуха в канале по формуле (Х,25)
/	°’9, l5> 103-2'9» 81-2,3	у / з
Ср\ 1005-1,13.0,3-4,4.273.0,71 /
что почти соответствует предварительно выбранной скорости. Наконец, можно
убедиться, что калорифер КМС-5 имеет достаточную для нагревания воздуха
площадь (20,9 м2).
Пример Х.5. Требуется рассчитать предвключенные рециркуляционные воз-
духонагреватели для отопления четырех лестничных клеток 5-этажного жилого
здания, если теплопотери здания, включая лестничные клетки, составляют
200 кВт (172 000 ккал/ч), отдельно одной лестничной клетки 6,5 кВт (5590 ккал/ч),
температура воды /т = 150° С, /2 = 70° С, /в — 16 °C. Высота канала воздухо-
нагревателя 1,5 м.
Расход высокотемпературной воды на вводе в здание по формуле (X, 23)
200.3600-103
,4187(150—70)
= 2150 кг/ч.
Выбираем попарно последовательное соединение теплопроводов воздухона-
гревателей по схеме, приведенной на рис. X. 8. Тогда температура воды, выходя-
щей из воздухонагревателей 2 и 3, по формуле (X 22)
/1 =150
6,5-3600-103
4187-0,5-2150
= 150 —5,2 = 144,8° С;
температура воды, выходящей из воздухонагревателей 1 и 4;
/1 = 150—5,2.2= 139,6QC.
Принимаем в качестве нагревателей круглые ребристые трубы, имеющие на-
ружный диаметр 175 мм, диаметр канала для теплоносителя 70 мм. Скорость дви«
жени я воды в канале ребристых труб
0.5-2150-4
w~--------------------—=0,08 м/с.
Уэи.ЗЬОО-3,14.0,072
— 276 —
Расчет проведем для воздухонагревателей 1 и 4 при пониженной температуре
греющей воды. Задаваяс скоростью движения воздуха в живом сечении ребрис-
той трубы и = 1 м/с, определим коэффициент теплопередачи fe — 10,7
Вт/ (м2- К). Вычисляем необходимую площадь иагревательной поверхности реб-
ристых труб:
Qp.B	6,5-KF ’
F =3 —1 -   —- 	=з 5 • 6 М3 •
£-Д/ср	10,7 4 42,2 —33)
где Д70р находим при /рр.вд«» 0,5 (144,8 4" 139,6) «* 142,2° (3 и ?Ор.в8 == 0,5 X
X (50 + 16) =* 33° G, принимая температуру горячего воздуха fr =» 50° G.
Выбираем две ребристые трубы длиной 1,5 м для установки в два яруса об-
щей площадью 6 м2. Получаем площадь живого сечения нагревателя по воздуху
Fe = 0,15 м2, воздушного канала F„ = 0,18* 1,83 == 0,33 м2 (ширина канала Ьк=*
= 0,1754-0,005 = 0,18 м, длина 1,83 м с учетом калача).
На основании равенства (Х.26) напишем, используя выражения (Х.28) и
(Х.ЗО), уравнение для определения расхода циркулирующего воздуха в возду-
хонагревателе с ребристыми трубами:
a aaqc , 9р.в	, Сн \ бет	qCK
()'№,г;" • ,хз2>
где £н — коэффициент местного сопротивления нагревателя, определяемый для
ребристых труб в зависимости от числа ярусов п по эмпирической формуле
£р.т в2,3о—1,5.	(Х.ЗЗ)
Подставляя в уравнение (Х.32) значения S£K =1+1,3 = 2,3 и =
» 2,3*2 — 1,5=3,1, а также другие известные величины, найдем =□
= 613 кг/ч. Воздухообмен в лестничной клетке при этом получается близким
к двухкратному.
Действительные значения скорости движения воздуха в живом сечении реб-
ристой трубы
613
1,15-3600-0,15
0,98 м/о
и температуры горячего воздуха по формуле (Х.2)
/р = 16
6,5-3600-Ю3
1005-613
164-38=54’ G.
Фактическая тепловая мощность воздухонагревателей / и 4 при уточненном
значении коэффициента теплопередачи k = 10,6 Вт/(м2«К)
Рр.в =• 10,6-6[142,2 —0,5 (164-54)] ==>6818 Вт(5862 ккал/ч),
т. е. больше заданной на 5%. Для воздухонагревателей 2 и 3 запас тепловой мощ-
ности составит 10%,
Х.З. ЦЕНТРАЛЬНОЕ ВОЗДУШНОЕ ОТОПЛЕНИЕ
Центральное воздушное отопление применяют в помещениях про*
изводственных, гражданских и сельскохозяйственных зданий при на*
личии центральной системы приточной вентиляции и осуществляют по
трем основным схемам: с полной рециркуляцией (рис. Х.9, а), с ча-
стичной рециркуляцией (рис. Х.9, б) и прямоточной (рис. Х.9, в).
Для уменьшения расхода теплоты в прямоточной схеме при сохра-
нении ее основного преимущества — полноценной вентиляции помеще-
ний — используют рекуперативную схему (рис. Х.9,-г) с дополнитель-
277
ным воздухе-воздушным теплообменником для некоторого нагревания
наружного воздуха воздухом, удаляемым из помещений.
Полную рециркуляцию воздуха используют для дежурного отоп-
ления в нерабочее время, если это не противоречит требованиям гигие-
ны, пожаро- и взрывобезопасности помещений; при этом воздух
забирают из отапливаемого помещения
В рабочее время центральное воздушное отопление подчиняют
условиям вентилирования помещений. Приточный воздух нагревают
до температуры, более высокой, чем температура помещения, в зависи-
мости от недостатка теплоты, выявленного при сведении теплового ба-
ланса
Места подачи шпретого воздуха и типы воздухораспределителей
в помещении обычно выбирают по условиям вентиляции Однако воз-
можно изменение места подачи воздуха по условиям отопления На-
пример, в холодных районах СССР целесообразна подача нагретого
воздуха вдоль стекла световых проемов, если рабочие места располо-
жены близ этих проемов.
Если воздух подается сосредоточенно в среднюю зону по высоте
помещения, то получающиеся компактные и неполные веерные воздуш-
ные струи рассчитывают так же, как и при воздушном отоплении мест-
ными отопительными агрегатами. Такой способ распределения на-
гретого приточного воздуха распространен в производственных, вспо-
могательных и коммунальных (гаражи, прачечные) зданиях.
В помещениях гражданских зданий, сравнительно низких, чаще
встречается подача воздуха вдоль ограждений, при которой получаются
настильные струи. При выпуске в таких условиях нагретого воздуха
из щелевидного отверстия образуется плоская струя, настилающаяся
на поверхность наружного ограждения — стены, потолка или стекла
светового проема (струя настилается, например, на потолок при вы-
пуске воздуха на расстоянии от пола h > 0,85/гп)-
При подаче воздуха из открытого щелевидного отверстия или из
отверстия с параллельными направляющими лопатками геометриче-
— 278 —
ская характеристика //,м, пловкой настильной струи
(/в = 20° С) имеет вид [30]:
tfe18,9^/360I/3/A#2/3.	(X 34)
Расчет плоской настильной струи заключается в определении на-
чальной скорости движения и температуры воздуха в струе на расчет-
ном расстоянии х от места ее выпуска (например, в точке входа струи
в рабочую зону). Для расстояния х 6/0 (/0 — длина отверстия щеле-
вого воздухораспределителя) начальную скорость и0 плоской струи
(т = 2,62) вычисляют по формуле
где vx — максимальная скорость движения воздуха в расчетной точке помеще-
ния, м/с; kc — поправочный коэффициент, учитывающий стеснение струи, за-
висящий от соотношения между расчетным расстоянием х и высотой помещения
ha; k0 — 1, при х <3 hu, kc < 1 [18] при х > ha (см рис. Х.10).
Объем воздуха Llt м3/с, подаваемого из отверстия длиной 1 м ще-
левого воздухораспределителя, при известных ширине щели Ьо и на-
чальной скорости и0:
(Х.36)
Длина одного воздухораспределителя 10 и число воздухораспре-
делителей в помещении определяются объемом подаваемого нагретого
воздуха LOt и необходимостью выполнения условия х^6/0- В поме-
щении возможно ограничение скорости выпуска воздуха из приточно-
го отверстия по акустическим условиям; тогда ширина и длина щели
могут увеличиться.
Максимальную температуру воздуха tx, C’G, в плоской настиль-
ной струе на расчетном расстоянии х от места ее выпуска рассчиты-
вают по формуле
^ = ^+2,8А/о(&о/х)06.	(Х.37)
Пример Х.6. Требуется рассчитать подачу воздуха в объеме Тот = 0,27 м3/с,
нагретого до 35° С, через плоский воздухораспределитель с щелью шириной Ьо =»
= 0,03 м, располагаемый под потолком помещения (рис* Х.10) высотой йц ==>
= 3,5 м, для обеспечения на расстоянии к =» 8 м от места выпуска струи (6 м
по горизонтали и 2 м по вертикали) скорости движения vx — 0,5 м/с и темпера-
туры tx = tB + 3= 18+3=21° С.
Начальная скорость плоской настильной воздушной струи по формуле
(Х.35)
0,5	/ 8 \0-8 л л
On = 1 — I------]	=2,9 м/с,
0	3,7-0,77 \0.03/
так как при x/ha — 8/3,5 == 2,3 коэффициент kQ = 0,77 [18].
Геометрическая характеристика струи по формуле (Х.34)
Н = 18,9.2,94/3.0,031/3 : (35—18)2/3 =3,7 м.
Объем воздуха, подаваемого из отверстия длиной I м щелевого воздухорас-
пределителя, по уравнеиию (Х.36)
=0,03-2,9=0,09 м®/с.
Общая длина воздуховыпускной щели
l = L0«/4 =0.27/0, >9=3 м.
— 279
Рис. ХЮ Схема подачи нагретого возду- Рис. Х.11. Схема подачи нагретого воздуха
ха через подпотолочный щелевой воздухо-	через напольный щелевой воздухораспре-
распределитель при цен1ральном воздуш-	делитель 1 вдоль наружного ограждении
ном отоплении помещения	(?) ПРИ центральном воздушном отопле-
нии помещения
I —• воздухораспределитель, 1 — граница
плоской настильной воздушной струи; 3 —
граница рабочей зоны
Для обеспечения условия х 6 10 принимаем к установке два щелевых воз-
духораспределителя длиной по 1,5 м.
Проверяем температуру воздуха в струе на расстоянии х = 8 м от щели но
формуле (Х.37):
= 184-2,8 (35—18)
0,03X0-6
~8/
184-2,9
20,9° С» 219 С.
В системах центрального воздушного отопления нагретую струю,
выпускаемую из сравнительно узкой щели, характеризуют числом
Архимеда (Аг < 0,001) и относят ее к категории слабо неизотермиче-
ских струй. На основном участке такой струи быстро падает скорость
движения воздуха и относительно медленно снижается температура.
Температура воздуха понижается более заметно при движении на-
гретой струи вдоль наружного ограждения, особенно вдоль стекла све-
тового проема, вследствие интенсификации конвективного теплообме-
на на внутренней поверхности ограждения. Это дополнительное пони-
жение температуры в приведенном выше методе расчета нагретой пло-
ской настильной струи не учитывалось.
При усилении теплообмена повышается температура внутренней
поверхности и увеличиваются теплопотери через ограждение наружу.
Для возмещения дополнительных теплопотерь следует соответственно
повышать начальную температуру воздушной струи.'
В случае подачи нагретого воздуха плоской настильной струей вни-
зу вверх значение коэффициента конвективного теплообмена ак,
Вт/(м2« К), между струей и внутренней поверхностью, среднее по высо-
те ограждения h (при h 14,5 &0), может быть найдено при tB « 20° С
по формуле
0,4 •	(Х.38)
При известном коэффициенте ан можно уточнить теплопотери через
Наружное ограждение и начальную температуру воздушной струи.
В этом случае (301 нагретая воздушная струя не только возмещает
теплопотери помещения, но и защищает рабочую зону от ниспадающе-
го потока воздуха, охлаждающегося у наружного ограждения. Струя
— 280 -
должна лишь оставаться настильной по всей высоте помещения Ла
(рйс. Х.11). Для выполнения этого условия начальная скорость на-
гретой струи, выпускаемой из щели й полу шириной bOt должна удов-
летворять соотношению
I	“ ючГ 91	<хэч
гд’е (is — тв) — температурный напор при /вда20° С и температуре внутренней
поверхности наружного ограждения тв, вычисляемой для обычных условий есте-
ственной конвекции
Пример Х.7. Определим начальную скорость нагретой воздушной струн,
выпускаемой из щели в полу шириной Ьо = 0,01 м, препятствующей образова-
ний ниспадающего потока воздуха у двойного стеклянного витража высотой 5 м,
если температура воздуха tB = 18°С, внутренней поверхности стекла 3,4°G (см.
рис. X. 11).
При tB — тв = 18 — 3,4 = 14,6° С начальная скорость движения воздуш-
ной струи по уравнению (Х.39):
4 = 0,72 14.6°'91-51-73 = 13,4,
103-0,01
t'o = 1/13,4 =3,7 м/с.
Среднее значение коэффициента конвективного теплообмена на поверхности
внутреннего стекла витража по формуле (Х.38)
ак = -^-(0,01 -13,4)° 4 =8,5 Вт/(м2-К)
50,0
[7,3 ккал/(ч-м2-6 С)].
В данном примере получен коэффициент конвективного теплообмена, при-
близительно в 2 раза больший, чем при естественной конвекции. При этом коэф-
фициент теплообмена ав на внутренней поверхности ограждения повышается в
1,5 раза и тепловой поток наружу через двойной витраж увеличивается на 13,3%.
Очевидно, должна быть соответственно повышена и начальная температура воз-
душной струи.
Х.4. ОСОБЕННОСТИ РАСЧЕТА СИСТЕМ
ЦЕНТРАЛЬНОГО ВОЗДУШНОГО ОТОПЛЕНИЯ
В системах центрального воздушного отопления используют основ-
ные конструктивные элементы систем приточной вентиляции: фильтры,
калориферы, вентиляторы, воздуховоды и пр. В воздуховодах в от-
личие от систем приточной вентиляции перемещается воздух меньшей
плотности, чем плотность окружающего воздуха. Этим обусловлены
следующие особенности действия систем центрального воздушного
отопления: нагретый воздух охлаждается по пути движения и усили-
вается влияние силы гравитации на движение воздуха, в результате
чего снижается устойчивость отопления.
' В системах центрального воздушного отопления ограниченной
длины и высоты эти два фактора обычно во’внимание не принимают.
В разветвленных протяженных системах воздушного отопления круп-
ных зданий (особенно многоэтажных) следует учитывать как охлажде-
ние воздуха в воздуховодах, так и влияние естественного циркуляцион-
ного давления на расход воздуха. Для учета охлаждения воздуха вы-
— 281 —
пол ня ют тепловой расчет воздуховодов и уточняют начальную темпе-
ратуру и расход воздуха.
Для ограничения отклонения расхода воздуха от расчетного с це-
лью повышения аэродинамической устойчивости системы отопления
увеличивают аэродинамическое сопротивление концевых ответвлений
воздуховодов путем уменьшения диаметра ответвлений, установки на
них диафрагм, а также увеличения сопротивления воздухораспредели-
тельных клапанов. Так, согласно шведским данным, при аэродинамиче-
ском сопротивлении клапана 20 Па (2 кгс/м2) повышение или пониже-
ние температуры наружного воздуха на 20° С (от 0° С) изменяет на
40% пропускную способность клапана в 10-этажном здании с естест-
венной вентиляцией. Для того чтобы уменьшить это изменение в тех
же условиях до 7% применяют клапаны с сопротивлением 157 Па
(16 кгс/м2).
1. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ВОЗДУХОВОДОВ
Тепловой поток через стенки воздуховода длиной /, м:
Qoxn—qi	(X 40)
где qt — тепловой поток через стенки воздуховода длиной 1 м, определяемый по
формуле
q^^kFi (/Ср /в) — (/Ср—/B)/7?i;	(Х.41)
— сопротивление теплопередаче от нагретого воздуха, имеющего среднюю
температуру /ср, через стенки воздуховода длиной 1 м в помещение при темпера-
туре /в.
Тепловой поток через стенки воздуховода при установившемся со-
стоянии равен величине охлаждения потока нагретого воздуха, пере-
мещающегося по воздуховоду:
t/j / =0ОТ с (^нач — ^г)»	(Х.42)
где GOT — расход воздуха для отопления помещения, кг/ч; /нач — температура
горячего воздуха в начале воздуховода, tr — температура воздуха, выпускае-
мого в помещение.
Уравнение (Х.42) позволяет установить начальную температуру
воздуха в воздуховоде по заданной конечной или, наоборот, уточнить
температуру воздуха, выпускаемого в помещение, а при необходимости
и расход воздуха.
Из уравнения (Х.2) можно вывести выражение для температуры го-
рячего воздуха в начале воздуховода
.	. , Qn+О ч) Фохл .
/нач — "I	“	(/г — ^в)»	(X . 43)
чц
где т] — доля Рохл, поступающая в отапливаемое помещение, причем фОхл
в нервом приближении можно определять по формулам (Х.40) и (Х.41) при из-
вестной температуре tr вместо температуры /Ср.
Уточненный расход горячего воздуха в воздуховоде
Qn ~Ю —ч) Qoxn
С (/ср —/р)
(Х.44)
— 282 -
Пример Х.8. Найдем начальную температуру воздуха в воздуховоде (/?j «*»
= 0,23 К-м/Вт) длиной 10 м, проложенном вне отапливаемого помещения, в ко-
тррое для возмещения теплопотерь Qn = 7 кВт при = 16е G подается по воз-
духоводу 600 м3/ч нагретого воздуха,
Температура воздуха для отопления помещения по формуле (Х,2):
7-3600-103
1005-1,076-600
16+39=55*0.
Ориентировочный тепловой поток через стенки воздуховода длиной 1 м по
формуле (Х.41) при /ср ~ tv будет равен:
, 55 — 16
<71 — ~0 2Ч =170 Вт/мЦ46 ккал/(ч-м)].
Предварительная температура воздуха в начале воздуховода по формуле
(Х.43) при т] = 0:
,	7-10^ +170-10
/нам -16 4--------------(55 — 16) = 16 + 48,5 = 64,5° G.
Уточненный тепловой поток через стенки воздуховода по формуле (Х.40)
при zCp « 0,5 (64,5 + 55) » 60° С:
л 60—16
10 = 1913 Вт (1645 ккал/ч).
Окончательная температура воздуха в Начале воздуховода
7. юз + {О! з
1вач »16 +-----------(55-16) = 16 +50 - 66е G.
/ • НН
Таким образом, горячий воздух в воздуховоде длиной 10 м при заданном
сопротивлении теплопередаче его стенок охлаждается на 11е G.
Для уменьшения охлаждения теплоносителя — воздуха, если те-
ряемая теплота не используется-для отопления, воздуховод вне обо-
греваемого помещения нужно покрывать усиленной тепловой изоля-
цией.
2. АЭРОДИНАМИЧЕСКИЙ РЕЖИМ ВОЗДУХОВОДОВ
В течение отопительного сезона в воздуховодах и в помещениях
здания непрерывно колеблется давление под влиянием изменения
температуры наружного и горячего воздуха, скорости и направления
ветра, индивидуального регулирования воздухообмена. При этом на-
рушается расчетное распределение горячего воздуха по помещениям
и происходит тепловое разрегулирование системы отопления.
Для обеспечения требуемого теплового режима фактическое ко-
личество горячего воздуха бф, поступающего в каждое помещение,
может быть больше, но должно быть достаточно близким к расчетному
количеству воздуха G0T- Для этого необходимо ограничить изменение
избыточного давления в воздуховодах.
Напишем аэродинамическую зависимость между давлением в воз-
духоводе и количеством воздуха при его механическом перемещении
в виде:
р+Ар f 6ф у
Р \	/
(Х.45)
— 283 —
где р ж избыточно^ дйвленте Вг»оз духов оде по отношению к давлению в помеще-
ние создаваемое вентилятором для. подачй воздуха в количестве Got? Ад—ДО
полнительное избыточное давление ^ воздуховоде, возникающее под влиянием
перечисленных выше факторов и вызывающее увеличение расхода воздуха
ДО G&
Отношение фактического расхода воздуха бф к расчетному бот
является показателем аэродинамического разрегулирования систе-
мы центрального воздушного отопления. Обозначив его буквой kp,
решим уравнение (Х.45) относительно избыточного давления, созда-
ваемого вентилятором:
Ар
fe£-i
(Х.46)
Показатель разрегулирования kv — G^IG^ в формуле (Х.46
выражает отклонение фактического расхода воздуха от расчетного под
влиянием давления Ар при определенном давлении вентилятора.
Очевидно, что чем ближе будет значение kp к единице, тем более по-
стоянным станет аэродинамический режим воздуховодов и воздухо-
распределение; вместе с тем будет уменьшаться отклонение темпера-
туры воздуха в помещениях от расчетной. Для выражения показателя
разрегулирования kp через температуру используем формулу (ХЛ),
записав ее в форме, отвечающей тепловому балансу в помещении
при подаче горячего воздуха в количестве Сф:
s (kF) Г(/в+Д/в)-М
ф= eUP-(/B-M'B)J
(Х.47)
где k и F — коэффициент теплопередачи и площадь наружного ограждения;
Д^в — повышение температуры воздуха в помещении при увеличении расхо-
да воздуха от GOT до бф.
Придав аналогичный вид формуле для вычисления расчетного
расхода воздуха G0T, после преобразования получим
. __ бф (^в ?н) + Д£В_______tr lB .	„
Р GOT	tB—tH	(tP — lp)—Д/в
Показатель разрегулирования kp может быть распространен на
всю систему центрального воздушного отопления здания в конкрет-
ных климатических условиях, если ограничить повышение температу-
ры воздуха против расчетной в помещениях, заведомо наиболее не-
благоприятных в отношении разрегулирования. Это обеспечит воздуш-
но-тепловой режим с меньшим отклонением от расчетного во всех ос-
тальных помещениях здания. В системе центрального воздушного
отопления многоэтажного здания такими неблагоприятными являются
помещения верхнего этажа. Именно в эти помещения под влиянием
дополнительного избыточного давления в воздуховодах поступает от-
носительно большее количество горячего воздуха по сравнению с рас-
четным, чем в другие, ниже расположенные помещения.
Дополнительное избыточное давление в воздуховодах определяет-
ся главным образом климатическими особенностями местности и высо-
той здания. Максимальное дополнительное избыточное давление в вер-
тикальных воздуховодах для помещений верхнего этажа можно счи-
— 284 —
тать (с достаточной для данного расчета точностью) равным разности
аэростатических давлений снаружи здания и внутри воздуховодов
в расчетных условиях!
Ар =§Л8д (рн — Рр) .	(X. 49)
Пример Х.9. Определим избыточное давление, которое следует поддержи-
вать вентилятором в вертикальных воздуховодах системы центрального воздуш-
ного отопления для подачи воздуха, нагретого до температуры 40° G, в поме-
щения здания высотой 25 м, если при /н = — 15°G допускается увеличение /в =*
= 20° С в помещениях верхнего этажа на 2° G.
Показатель разрегулирования системы отопления по формуле (Х,48)
20+15+2	0-20
*₽=	20+15	40-20 -2
Значение kv = 1,175 показывает, что для выполнения заданных
условий количество горячего воздуха, поступающего в помещения верх-
него этажа здания, не должно увеличиваться более чем на 17,5% рас-
четного.
Дополнительное избыточное давление в вертикальных квоздухо-
водах для этих помещений по формуле (Х.49)
Лр = Ч,81-25(1,368 —1,128) =59 Па (6 кгс/м2).
Избыточное давление в этих воздуховодах, создаваемое вентилято-
ром, определяем по формуле (Х.46)
р=*-~	——*=155 Па(15,8 кгс/м2).
1,175г—1
Следовательно, в заданных условиях требуется создание аэро-
динамического режима в вертикальных воздуховодах системы воздуш-
ного отопления, который характеризуется изменением избыточного
давления в этих воздуховодах в течение отопительного сезона в пре-
делах от 155 до 214 Па (от 15,8 до 21,8 кгс/м2).
Поддержание значительного избыточного давления возможно при
использовании достаточно плотных воздуховодов (например, из ли-
стовой стали), а также воздухораспределительных клапанов повышен-
ного аэродинамического сопротивления с шумоглушителями, что от-
ражается на стоимости системы воздушного отопления. Кроме того,
при эксплуатации такой системы возрастает расход электрической энер-
гии для создания повышенного давления в воздуховодах. Поэтому на-
ряду с расчетами аэродинамического и теплового режимов проводят
экономические расчеты, учитывающие как положительные, так и от-
рицательные показатели конкретной системы центрального воздуш-
ного отопления.
Х.5. ВОЗДУШНО-ТЕПЛОВЫЕ ЗАВЕСЫ У ВХОДОВ
В ГРАЖДАНСКИЕ ЗДАНИЯ
У входов в гражданские здания устраивают низкоскоростные
(п0	5 м/с) воздушно-тепловые завесы, рассчитанные не на шиберо-
вание как для ворот в производственных зданиях, а на нагревание
холодного воздуха, проникающего снаружи
- 285 —
Рис. X 12. Схема воздушно-тепловой заве-
сы у наружного входа в гражданское
здание
Воздушно-тепловая завеса соз-
дается рециркуляционной уста-
новкой местного (см. рис. Х.1, а)
или центрального (см. рис. Х.9, а)
воздушного отопления. Воздух по-
догревают до температуры не вы-
ше 50° С, так как он непосредст-
венно воздействует на проходящих
людей.
На рис. Х.12 на разрезе по под-
вальному и первому этажам зда-
ния показана примерная конструк-
ция канальной системы воздушно-
тепловой завесы. Воздух через от-
верстие / в верхней зоне помещения
и канал 2 попадает в приемную камеру 3 с внутренней звукопоглощаю-
щей облицовкой. После нагревания в калорифере4 воздух вентилятором
5 по воздуховоду 6 направляется в воздухораспределительную камеру
7 также с звукопоглощающей облицовкой Из камеры воздух выпуска-
ется в нижнюю зону (до 1,5 м от пола) тамбура 9 сбоку от входных
дверей. Воздуховыпускные решетки 8 конструируют так, чтобы на-
гретый воздух для лучшего перемешивания с холодным подавался па-
раллельно полу по направлению к наружной двери.
Количество воздуха Ga, кг/ч, нагретого до температуры tv для
создания воздушно-тепловой завесы, вычисляют по формуле
C,=GBx	,	(Х.50)
Zr —
где — количество холодного воздуха, поступающего в здание через вход,
кг/ч
Количество холодного воздуха, проникающего в здание, зависит
от разности давления воздуха снаружи и внутри и от сопротивления
воздухопроницанию ограждающих конструкций [22]. Разность аэро-
статических давлений на наружной поверхности ограждения и внут-
ри помещения возникает, как известно, под совместным действием
сил гравитации и ветра. Кроме того, на аэростатическое давление
внутри помещения может влиять воздушный дебаланс, возникающий
при действии вентиляции.
При низкой температуре наружного воздуха скорость ветра, как
правило, понижается. По многолетним наблюдениям, в средней поло-
се Советского Союза при температуре от —15 до —21°С средняя ско-
рость ветра в городах на высоте 50 — 75 м от поверхности земли
не превышает 3,9 — 4,5 м/с, а при температуре от —21 до —30°С —
скорость ветра 3,4 —4 м/с (см. рис. 11.6). В этих условиях, расчет-
ных для отопления, разность давления, создаваемая ветром во входах,
сравнительно невелика даже на наветренной стороне зданий. С неко-
торым приближением для зданий высотой до 50 м ее можно выразить
через гравитационную разность давления, возникающую по высоте
всего лишь одного этажа. Тогда расчетная разность давления Дрйх, Па,
— 286 —
на^ уровне середины высоты входных дверей при сбалансированном
действии вентиляции в здании составит
Арвх ==‘0,5gf (Лдд-|-2йдТ—Адв) (рн—Рв)»	(X .51)
где Лзд — высота здания от поверхности земли до верха лестничной клетки?
Лэт — высота одного этажа; /гдв — высота створки входных дверей, м<
Под влиянием этой разности давления во входе при открывании
дверей устанавливается поток холодного воздуха, скорость которого
зависит от сопротивления воздухопроницанию конструкции входа.
Если, пренебрегая трением воздуха о стенки входа, считать сопро-
тивление конструкции входа пропорциональным коэффициенту мест-
ного сопротивления £вх, то
Арех = (1 + Свх) Рн С/2 = (1+ СвХ) /1х/2рн,	(X .52)
где ивх — средняя скорость движения холодного воздуха в открытом проеме
наружной входной двери, м/с; £вх — коэффициент местного сопротивления кон-
струкции входа, вычисленный по потере статического давления во входе, отне-
сенной к динамическому давлению при овх; /вх — удельный поток холодного
воздуха, кг/(с-м2), через 1 м2 открытого проема наружной входной двери.
Из уравнения (Х.52) находим выражение для удельного потока
холодного воздуха
.	( 2рнДрвх \0.5	0 5
/вх — I . , г ) =Цвх(2рн ЛРвх) »	(Х.53)
\ 1 ~1 ьвх /
где pBV — коэффициент расхода воздуха во входе [22].
Уменьшение коэффициента расхода воздуха отражает возраста-
ние сопротивления воздухопроницанию входа. Путем конструктив-
ного изменения обычного входа с двойными дверями, разделенными
тамбуром, можно сократить его воздухопроницание почти на 30%;
при замене его входом с тройными дверями можно уменьшить расход
холодного воздуха в 2 раза, а при установке во входе вращающейся
(турникетной) двери количество наружного воздуха, проникающего
в здание, снижается в 7 — 7,5 раза [22].
Для большинства гражданских зданий характерно многократное
открывание входных дверей. В отдельных случаях входные двери
остаются постоянно открытыми (например, в крупном магазине), и
тогда удельный поток холодного воздуха по формуле (Х.53) опреде-
ляет мощность воздушно-тепловой завесы. Во всех других случаях
эта мощность может быть снижена пропорционально времени поступ-
ления холодного воздуха в течение 1 ч. При периодическом открыва-
нии дверей небольшие, часто поступающие порции холодного воздуха
будут быстро прогреваться горячим воздухом непрерывно действую-
щей завесы умеренной мощности, и в помещениях, прилегающих ко
входу, можно поддерживать достаточно ровную температуру (в вес-
тибюлях допустимо временное понижение температуры воздуха до
12°С).
Следовательно, для выбора мощности завесы необходимо знать
общее время, в течение которого входные двери будут открытыми.
Зная число людей, проходящих через вход в течение 1 ч, можно оп-
— 287 —
ределить общую массу GBX, кг/ч, холодного воздуха, проникающего
в здание:
Овк =0»9/вх Рдв тэ AG	(Х.54)
где Рдв — площадь одной открываемой створки дверей входа, м2; тэ — эквива-
лентное по воздухопроницанию время открывания дверей; при одиночном про-
ходе человека через одинарные двери т9 — 2 с, через двойные— 1,6 с и через
тройные — 1—1,2 с; N — число людей, проходящих через вход в течение 1 ч,
В формуле (Х.54) коэффициент 0,9 учитывает влияние фигуры
человека, проходящего через дверной проем площадью около 2 м2,
на количество одновременно протекающело воздуха.
Тепловая мощность калориферов Q3 рециркуляционной установ-
ки воздушно-тепловой завесы равна расходу теплоты на нагревание
наружного воздуха, проникающего через вход:
Q3 = Qbx = ^bx С Gb-^н)-	(Х,55)
Иногда воздух для воздушно-тепловой завесы забирают снаружи
и предусматривают использование также для вентиляции помещений,
прилегающих ко входу. В этом случае расход теплоты на нагревание
воздуха в калориферах увеличивается и вычисляется по формуле
Фз = 0зс(/г —	(Х.56)
Пример Х.10. Рассчитаем рециркуляционную воздушно-тепловую заве-
су для входа в 9-этажное здание гостиницы в Москве при высоте этажа 3 м и
числе проходящих людей 1000 чел. в 1 ч. Вход состоит из трех дверей, расположен-
ных под углом 90° друг к другу со створками размером 0,8X2,5 м, разделенны-
ми двумя тамбурами (£вх = 3,8).
Расчетная разность давления во входе при /н — — 25° С по формуле (Х.51)
дРвт =0,5-9,81 (3-94-2.3 —2,5) (1,423—1,205) =32,6 Па (3,3 кгс/м2)
Удельный поток холодного воздуха по формуле (Х.53)
/	2-32,6 \0,5
/вх = 1,423 -.	)	=4,4 кг/(с • м2).
\	1 0,0 /
Количество холодного воздуха, поступающего в здание, по формуле (Х.54)
0ВХ = 0,9-4,4-0,8-2,5-1,1-1000 = 8710 кг/ч.
Расход теплоты на нагревание холодного воздуха — тепловая мощность
завесы по формуле (Х.55)
Q3 = 8710-1005 (20 4-25) : 3600=109,4-103 Вт(94,ЬЮз ккал/ч).
Расход воздуха, подаваемого для воздушно-тепловой завесы, нагретого до
ts = 50°С, по формуле (X 50)
л 204-25	13 065
С3 = 8710 ——— = 13065 кг/ч или —— = 11 900 м3/ч.
OU z и	1 0Уо
— 288 —
Глава XI. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ЦЕНТРАЛЬНОГО
ОТОПЛЕНИЯ ЗДАНИЙ
XI.1. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ВОДЯНОГО ОТОПЛЕНИЯ ЗДАНИЙ
Распространенные однотрубные насосные системы водяного отоп-
ления, проектированию которых отведено основное место в книге,
не лишены недостатков. При эксплуатации однотрубных систем отоп-
ления в отдельных помещениях имеются отклонения от заданного теп-
лового режима вследствие нарушений расчетных условий в системах,
вызываемых несоответствием фактической площади нагревательной
поверхности приборов расчетной площади и непланомерным измене-
нием температуры и расхода воды. Эти нарушения усугубляются свое-
образной «цепной реакцией», возникающей при продвижении воды
через последовательно соединенные приборы каждого стояка или вет-
ви. В результате при эксплуатации вынуждены проводить центральное
регулирование температуры горячей воды, ориентируясь на помеще-
ния, находящиеся в неблагоприятных тепловых условиях. Это вызы-
вает перегревание большинства помещений и перерасход тепловой
энергии на обогревание зданий.
Тепловой комфорт зимой во всех помещениях и экономия тепловой
энергии на их обогревание скорее могут быть получены при независи-
мом теплоснабжении каждого отопительного прибора. При этом воз-
можно индивидуальное регулирование теплоотдачи приборов с учетом
теил©поступлений в помещения от других источников и даже исполь-
зование приборов для дклаждения помещений в летнее время. Таким
образом, система отопления должна быть выполнена по схеме не толь-
ко с двухтрубными магистралями, но и с двухтрубными стояками.
Двухтрубные системы Водяного отопления были заменены одно-
трубными в целях экономии металла на теплопроводы, уменьшения
затрат труда при производстве заготовительных и монтажных работ,
устранения пусконаладочного регулирования. Достоинства двухтруб-
ных систем могут быть реализованы, если сделать их равноценными
однотрубным системам по расходу металла, затратам труда и капиталь-
ным вложениям.
Указанные условия могут быть выполнены при использовании
двухтрубных стояков с нижним расположением обеих магистралей.
В таких стояках увеличение естественного циркуляционного давления
вследствие охлаждения воды в трубах и приборах соответствует уве-
личению длины циркуляционных колец. Двухтрубные системы с верхним
расположением подающей магистрали для этой цели непригодны.
Стояки могут быть выполнены из труб малого диаметра. В 5-этаж-
ных зданиях допустим диаметр труб стояков Dy 10, в 10-этажных —
Z)y 15, в 20-этажных — Ьу 20 мм исходя из скорости движения воды
при максимальных расходах в основании стояков.
Гидравлическое сопротивление подводок ко всем отопительным
приборам также может быть унифицировано. На рис. XI. 1 дана диаг-
рамма изменения в расчетных условиях (/г = 95° С, to = 70° С)
заданной (штриховая линия) теплоотдачи отопительных приборов
— 289 -
Рис. XI.1. Диаграмма изменения заданной (штриховая линия) теплоотдачи приборов в
двухтрубном стояке Dy 15 мм системы отопления 10-этажного здания при (г==95° С, /о==
= 70° С, Дря —18 660 Па (1900 кгс/м2) в основании стояка и дополнительном гидравлическом
сопротивлении подводок к приборам
J _ о, 2 — 1000 Па; 3 — 2000 Па. 4 -= 6000 Па. 5—10 000 Па
Рис. Х1.2. Диаграммы изменения заданных (штриховые линии) расход^воды (а) и тепло-
отдачи приборов с /?пр=2,87 м2 эп (б) в двухтрубном стояке Dy 15 мм системы отопления
повышенной тепловой устойчивости в 10-этажном здании при различной температуре на-
ружного воздуха
— 290
в двухтрубном стояке 10-этажного здания в зависимости от гидравли-
ческого сопротивления подводок к ним. Существенная неравномерно-
сть теплоотдачи приборов соответствует малому сопротивлению;
необходимое изменение теплоотдачи по высоте стояка достигается при
повышенном гидравлическом сопротивлении подводок, точнее крайов.
Это сопротивление Дркр, как установлено, должно быть не меньше
максимального естественного циркуляционного давления, возникаю-
щего вследствие охлаждения воды, протекающей через приборы на
верхнем этаже:
АДкр ^Ре макс»	(XI 1)
где Аре.макс — максимальное естественное циркуляционное давление в стояке,
определяемое по формуле (VIII.29).
Сопротивление кранов следует увеличивать сверх значения Дре.мак0
при необходимости получения близких значений теплоотдачи всех
приборов по высоте стояка.
В такой двухтрубной системе с подводками повышенного сопротив-
ления (сопротивление создается кранами типа КРП с дросселирующим
устройством—см п. VIII.5) появляется возможность устанавливать
приборы с одинаковой площадью нагревательной поверхности, если
теплопотери однотипных помещений по высоте здания закономерно
уменьшаются снизу вверх Теплоотдача всех приборов при необходи-
мости в процессе эксплуатации может быть повышена путем увеличе-
ния давления насоса, причем в большей степени повышается тепло-
отдача приборов на нижних этажах.
В течение отопительного сезона двухтрубные системы с кранами
повышенного сопротивления действуют устойчиво — без значитель-
ного вертикального теплового разрегулирования, поэтому могут быть
названы системами повышенной тепловой устойчивости. На рис. XI.2
приведены диаграммы изменения расхода воды и теплоотдачи приборов
в двухтрубном стояке Dy 15 мм с кранами на подводках, имеющими
сопротивление 5000 Па (500 кгс/м2), в 10-этажном здании в различные
периоды отопительного сезона, полученные расчетным путем в МИСИ
им . В В. Куйбышева. Можно отметить, что даже в приборах на ниж-
них этажах, через которые протекает значительно увеличенное коли-
чество воды, теплоотдача повышается против расчетной всего на 7—9%.
Диаметр диафрагмы в кране КРП выбирается после проведения оце-
ночных расчетов по формуле (VIII.28). При этом расходы воды опреде-
ляют по тепловым нагрузкам приборов, находящихся в средней зоне
(по высоте) трех характерных для системы стояков.
Желательно для всех кранов КРП принимать один и тот же диаметр
дросселирующего устройства. Однако в различных частях системы
можно применять краны с разными диаметрами диафрагм после про-
верки выполнения акустических требований по формуле (VII 1.30).
Гидравлический расчет основного (среднего) стояка проводится
сверху вниз, причем характеристика сопротивления диафрагмы 5Д,
Па/ (кг/ч)2 1(кгс/м2)/ (кг/ч)2], в кране КРП вычисляется по формуле
£д= 160/4* (5Д = 16,3/4*),	(XI 2)
где 4Л — выбранный диаметр отверстия диафрагмы в кране КРП, мм.
— 291 —
Затем выполняется гидравлический расчет* других характерных
стояков (обычно ближнего и дальнего от теплового пункта, в коюрых
принимают перепады температуры, отличающиеся на несколько гра-
дусов от Д<сист — см. например, табл. VII. 13).
Разность давления, полученная в результате гидравлического
расчета трех стояков, является исходной величиной для гидравли-
ческого расчета магистралей. По известным расходам воды в приборах
определяют среднюю температуру воды в них, которая получается
несколько ниже, чем /ср.сист> в верхних и выше в нижних приборах
стояков. Площади нагревательной поверхности приборов находят с уче-
том этой действительной температуры воды.
Х1.2. ВОДЯНОЕ ОТОПЛЕНИЕ ВЫСОТНЫХ ЗДАНИЙ
Высотные здания зонируются — делятся на части — зоны опреде-
ленной высоты, между которыми помещаются технические этажи.
В системах отопления Высота зоны определяется допустимым давле-
нием воды (рабочим давлением) в наиболее низко расположенных при-
борах и возможностью размещения оборудования и коммуникаций на
технических этажах. В зависимости от рабочего давления, допустимо-
го для отдельных видов отопительных приборов, а также для армату-
ры, высота зоны не должна превышать (с некоторым запасом) 55 м
при использовании чугунных и стальных приборов и 90 м для при-
боров, со стальными греющйми трубами.
В пределах одной зоны система водяного отопления при водяном
теплоснабжении устраивается по независимой схеме. Такая система
имеет собственные теплообменник, циркуляционный и подпиточный
насосы, расширительный бак.
Число зон по высоте здания определяется, как и высота отдельной
зоны, допустимым Тидрос! этическим давлением, но не для отопитель-
ных приборов, а для оборудования в тепловом пункте, находящемся
при водяном теплоснабжении обычно в подвальном этаже.
Водо-водяные теплообменники и насосы, изготовленные по специаль-
ному заказу, рассчитаны на рабочее давление 1,6МПа (16 кгс/см2).
Это значит, что высота здания при водо-водяном отоплении имеет
предел, равный 150—160 м. В таком здании могут быть устроены две
(высотой по 75—80 м) или три (высотой по 50—55 м) зональные системы
отопления, причем гидростатическое давление в оборудовании систе-
мы отопления верхней зоны, находящемся в подвальном этаже, дости-
гает расчетного предела.
В зданиях высотой от 160 до 250 м прибегают к комбинированному
отоплению (рис. XI.3): помимо водо-водяного отопления (в нижних
160 м) в зоне выше 160 м устраивают пароводяное отопление. Теплоно-
ситель-пар, отличающийся незначительным гидростатическим давле-
нием, подается на технический этаж под верхней зоной, где оборудует-
ся еще один тепловой пункт. В нем устанавливают пароводяной тепло-
обменник и циркуляционный насос. Изображенный на рисунке комп-
лекс комбинированного отопления действует в центральной части
— 292 -
Рис. КЕЗ. Принципиальная схема водяно-
го отопления высотного здания
I а II— зоны здания с водо-водяным ото-
плением; /// — зона здания с пароводя-
ным отоплением (П — пар. К— конден-
сат); / — водо-водяные теплообменники-
2—пароводяной теплообменник; 3— цир-
куляционные насосы. 4 — расширительные
баки
Рис. XI.4. Принципиальная схема единой
системы водо-водяного отопления высот-
ного здания
/ — общий теплообменник; 2 — общий цир-
куляционный насос; 3 — зональные цирку-
ляционно-повысительные насосы; 4 — об-
щий расширительный бак; 5 — регуляторы
давления «до себя»
главного корпуса МГУ: в нижних трех зонах устроено водо-водяное,
в верхней, четвертой зоне — пароводяное отопление
В зданиях высотой более 250 м предусматривают новые зоны паро-
водяного отопления. Можно также применять электроводяное отопле-
ние с электрическими котлами Описанный комплекс устройств для
отопления высотных зданий вызывает значительное увеличение стоимо-
сти систем; кроме того, необходима установка высоконапорных подпи-
точных насосов для подачи деаэрированной воды в верхние зоны.
Возможно совершенствование систем отопления высотных зданий
с уменьшением капитальных вложений и использованием только од-
ного источника тепловой энергии — тепловых водогрейных станций.
В высотном здании может быть предусмотрена единая система водя-
ного отопления с зональными циркуляционно-повысительными насо-
сами (рис. XI.4). Систему устраивают с разрывом струй воды, возвра-
щаемой из верхних зон через единый открытый расширительный бак,
благодаря чему гидростатическое давление не передается из верхних
зон в нижние. В такой системе можно применять серийно выпускае-
мое оборудование, рассчитанное на низкое рабочее давление. Увели-
ченный расход электроэнергии на подъем воды в верхние зоны все же
во много раз меньше непосредственного расхода электроэнергии на
обогревание помещений в этих зонах высотного здания.
XI.3. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ВОЗДУШНОГО ОТОПЛЕНИЯ ЗДАНИЙ
Основными недостатками центрального воздушного отопления яв-
ляются значительные площади поперечного сечения и поверхности
воздуховодов, занимающих заметный объем в зданиях Вследствие этого
увеличиваются расход металла и стоимость систем, нагретый воздух
охлаждается по пути движения, возникает вертикальное тепловое раз-
регулирование под влиянием естественного давления Качество дейст-
вия таких систем нуждается в совершенствовании, так как в различные
помещения подается воздух одинаковой температуры.
Можно исключить попутное охлаждение нагретого воздуха и осла-
бить влияние силы гравитации на перемещение воздуха, если при цент-
ральной обработке наружного воздуха нагревать его лишь до темпе-
ратуры помещений. Тогда центральный подогреватель должен быть
дополнен местными нагревателями для группы или для каждого по-
мещения.
На рис. XI.5, а дана схема использования группового нагревателя
5, снабжаемого воздухом, центрально подогретым до /в = 15—20° С,
через ответвление 2 от распределительного воздуховода / Воздух, до-
полнительно нагретый в пределе до 60—70° С, выпускается под потол-
ком каждого помещения через регулятор подачи воздуха 5 с шумоглу-
шителем 4. В такой системе обеспечивается групповое качественное
и индивидуальное количественное регулирование. На рис. XI.5, б
показан групповой нагреватель 3 для выпуска горячего воздуха под
окнами помещений через подпольные или подвесные воздуховоды 6 и
регуляторы подачи воздуха 7.
— 294 —
Ряс. XI.S. Схемы воздушного отопления зданий с централизованной подачей подогретого
воздуха по теплопроводам и местным дополнительным нагреванием
а — в групповом нагревателе для выпуска воздуха под потолком помещений через шумо-
глушитель и регулятор подачи воздуха; б — то же, для выпуска воздуха под окнами поме-
щений через подпольный воздуховод и регулятор подачи воздуха; в — в индивидуальном на-
гревателе — доводчике под окном каждого помещения
Рис. XI.6. Схемы высокоскоростных систем центрального воздушного отопления здания
а — вертикальная система с горизонтальной камерой статического давления, б — горизон-
тальная система с вертикальной распределительной шахтой
Система центрального воздушного отопления может стать более
совершенной, если применить индивидуальные водяные или электри-
ческие нагреватели 8 — доводчики температуры и влажности воздуха
(рис. XI.5, в), размещая их под окнами помещений. В такой системе
можно значительно повысить скорость движения воздуха (до 20—25 м/с)
для сокращения площади поперечного сечения воздуховодов. Инди-
видуальные нагреватели-доводчики следует делать с высоким аэроди-
намическим сопротивлением (до 250—300 Па) и снабжать шумоглуши-
телями и автоматическими регуляторами. Это придает системе аэроди-
намическую устойчивость и способствует тепловому комфорту в поме-
щениях
В зданиях с периодическим пребыванием людей (например, админи-
стративных) такую систему центрального воздушного отопления
целесообразно эксплуатировать только в рабочее время, а для обогре-
вания помещений в ночные часы использовать индивидуальные нагре-
ватели 8 как конвекторы системы водяного или электрического огоп-
ления.
— 295 -
Схемы системы центрального воздушного отопления с индивиду-
альными нагревателями-доводчиками изображены на рис. XI.6. Сис-
тема состоит из центрального агрегата 1 для очисткиt увлажнения и
подогревания воздуха, дополненного головным шумоглушителем 3
для снижения уровня звукового давления, создаваемого центральным
вентилятором 3. Магистральный воздуховод 4 может быть горизонталь-
ной камерой постоянного статического давления (рис. Х1.6, а) , нахо-
дящейся в подвальном или техническом этаже здания, или вертикаль-
ной шахтой (рис. XI 6, б). Распределительные воздуховоды 5 и ответ-
вления 6 к доводчикам 7 (соответственно вертикальные или горизон-
тальные) размещают в зависимости от конструкции здания близ ко-
лонн, над подвесным потолком и дополняют вертикальным противо-
дымным затвором (петлей) по высоте одного этажа
Описанная система с охлаждением приточного воздуха в летнее
время превращается в одноканальную систему кондиционирования
— 296 —
ПРИЛОЖЕНИЕ'} :
Теплоотдача открыто проложенных теплопроводов (вертикальных —* верхняя,
горизонтальных — нижняя строка) систем водяного отопления
‘т-'т, °с	Условный и наружный диаметры мм	Теплоотдача 1 м труби, Вт/м при tT — tg через 1°С									
		и	1	2	8	4	0	6	7	8	9
40	10 17	22 31	23 32	24 33	25 34	26 35	26 36	27 37	28 39	28 40	29' 41
	15 21,3	28 39	29 40	30 41	31 42	32 43	33 44	34 45	35 47	36 48	37 . 49 *
	20 26,8	36 47	37 48	39 50	40 52	41 53	42 55	43 57	44 58	45 59	47 60
	25 33,5	44 57	46 59	48 60	49 62	51 64	52 66	53 68	55 70	56 71	58 72
50	10 17	30 41	30 42	31 43	32 44	33 45	34 47	35 48	35 49	36 50	37 51
	15 21,3	37 50	38 51	39 52	41 53	42 55	43 57	44 58	45 59	46 60	47 62
	20 26,8	48 62	49 63	50 64	51 65	52 67	53 69	55 70	56 72	57 73	58 75 .
	2b 33,5	59 73	01 75	63 77	64 79	65 81	67 83	69 84	70 86	72 88	73 90
60	10 17	37 51	38 52	39 53	40 55	41 56	42 57	43 58	44 59	44 60	45 62
	15 21,3	48 63	49 65	50 66	51 67	52 69	53 70	55 72	56 73	ь7 74	58 76
	20 26,8	59 77	61 79	63 80	64 82	65 84	67 85	69 86	70 88	71 90	73- 91
	25 33,5	75 92	77 94	78	I	80	I	82	I	84	|	86	1	87	|	89	1	91 96	1	98	1	100	1	102	|	104	1	106	1	108	1	НО							
Продолжение прил. 1
		Условный а наружный диаметры мм			1 еплоотдача 1 м трубы, Вт/м, при tT — через 1° с									
			0	i	2	3	4	5	0	7	8	9
		10 17	47 63	48 64	49 65	49 66	50 68	51 69	52 70	52 71	53 72	54 73
70												
		15 21,3	59 77	60 78	62 80	63 81	64 83	65 84	66 86	67 87	69 88	70 90
		20	74	76	77	78	79	81	83	84	85	87
		26,8	93	94	96	98	100	102	104	105	107	108
		25	93	94	96	98	100	101	103	105	107	109
		33,5	113	115	117	119	121	123	125	127	129	i3i
1 КЗ		10	56	57	58	59	60	61	62	63	Ь4	65
		17	74	76	77	79	80	81	83	84	85	86
CO CD		15	71	72	73	74	76	77	78	79	80	81
1	80	21,3	92	93	94	96	98	99	101	102	104	105
		20	88	90	92	93	94	96	98	99	101	102
		26,8	109	111	113	115	117	119	121	123	125	127
		25	НО	112	114	116	118	120	122	124	126	128
		33,5	134	136	138	141	143	145	147	149	151	154
		10	65	66	67	68	69	70	71	72	73	74
		17	87	88	90	91	93	94	95	97	98	99
		15	83	84	85	86	87	88	90	91	93	94
	SO	21,3	107	108	ПО	112	ИЗ	115	116	118	120	121
		20	104	106	107	108	110	112	114	115	116	118
		26,8	128	130	132	134	136	138	141	143	145	147
		25	130	132	134	136	138	140	142	144	146	148
		33 j 5	156	158	160	163	165	167	170	172	174	177
Продолжение прил 1
	гт~гв* °G	Условный и наружный Диаметры мм	Теплоотдача 1 м трубы, Вт/м, при	гв через 1 °C									
			0	1	2	а	4	&	е	7	ь	9
		1-0	76	77	78	79	80	81	83	84	85	86
		17	100	102	104	105	106	107	108	НО	112	ПЗ
		15	95	97	98	99	100	101	102	104	105	106
	100	21,3	122	124	126	128	129	131	133	135	136	138
		20	120	121	123	125	127	129	131	133	134	136
		26,8	149	152	154	156	158	160	162	164	166	168
		25	149	150	152	154	157	159	161	163	165	167
		33,5	180	182	185	188	190	193	195	197	200	203
		10	86	87	88	89	90	91	93	94	95	96
		17	113	115	116	118	119	120	122	124	125	126
		15	108	109	110	111	113	115	116	117	118	120
о	но	21,3	139	140	142	144	145	147	149	151	153	154
1		20	136	137	139	140	142	144	146	148	150	152
		26,8	169	171	173	175	177	180	182	184	187	189
		25	169	172	174	176	178	180	182	184	187	189
		33,5	205	208	211	211	216	219	221	224	227	230
		10	98	99	100	101	102	104	105	106	107	108
		17	128	130	131	133	135	136	138	140	141	143
		15	122	123	124	126	128	129	130	132	134	135
		21,3	156	158	160	162	164	166	168	170	172	173
	120	20	154	156	157	159	160	1о2	164	166	168	170
		26,8	191	193	195	198	200	202	205	207	209	212
		25	192	194	197	199	201	204	206	208	211	213
		33,5	233	235	238	241	244	247	249	252	255	257
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Теплоотдача изолированных теплопроводов в подвалах и технических подпольях
зданий (при коэффициенте эффективности изоляции 0,75)
°C	Теплоотдача J м изолированной трубы, Вт/м, при диаметре условного прохода, мм										
	15	20	2Ъ	82	40	50	Ь5	80	100	125	150
50	13	16	20	24	27	33	40	45	53	65	76
55	15	18	22	27	30	36	45	51	60	73	86
60	16	20	24	30	34	41	50	57	67	88	•?* - од
65	18	22	27	34	37	45	55	63	75	91	«г	U 106 *
70		20	24	30	36	41	50	60	69	83	100	116 ""
75	22	27	33	40	44	55	65	75	90	109	127 ,
80	24	29	35	43	48	59	71	81	98	119	137 *
85	26	31	38	47	52	63	77	88	106	128	148 ?
90	28	34	41	50	56	67	83	95	113	137	159 s
95	30	36	44	53	60	72	89	101	121	147	170 7
100	32	38	47	57	64	77	95	108	129	156	181 >
105	34	41	50	61	68	82	101	115	137	166	193/
110	36	44	52	65	72	87	108	122	145	176	205
115	38	47	55	69	76	92	114	129	154	186	217
120	40	49	58	72	80	98	120	136	163	197	229
125	42	51	61	76	84	103	127	144	171	207	241
130	44	53	64	80	88	108	133	151	180	217	253
135	47	56	67	84	93	ИЗ	140	158	189	228	265
140	49	59	71	87	98	119	145	165	198	238 ,	
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1	Андреевский А. К. Отопление! Учеб, пособие для вузов. —2-е изд.—
Минск: Вышэйшая школа, 1982. — 432 с.
2.	Альтшуль А. ,Д., Киселев П. Г. Гидравлика и аэродинамика! Учеб, посо-
бие для вузов. — 2-е изд. — Мл Стройиздат, 1975.— 323 о.
3.	Белинкий Е. А. Рациональные системы водяного отопления. — Л.,
Госстройиздат, 1963. — 208 с.
4.	Богословский В. Н. Тепловой режим здания. — М.т Стройиздат, 1979.—
248 с.
5.	Богуславский Л. Д. Экономика геплогазоснабжения и вентиляции
Учебник для вузов. — 2-е изд. — Мл Стройиздат, 1977. — 280 с.
6.	Варфоломеева А. П. Гидравлика трубопроводов систем водяного отопле-
ния.— М., 1976.— 66 с.
7.	Великанов А. П. Тепловой и гидравлический режим однотрубных систем
отопления с естественной циркуляцией в условиях централизованного тепло-
снабжения жилых зданий повышенной этажности. — В кн.; Повышение эконо-
мичности работы систем теплоснабжения и вентиляции. М., 1979, с. 3—17.—
(Науч. тр. АКХ им. Памфилова. Вып. 173).
8.	Гинцбург Э. Я. Расчет отопительно-вентиляционных систем о помощью
ЭВМ. — Мл Стройиздат, 1979. — 183 с.
9.	Губернский Ю Д., Кореневская Е. И. Гигиенические основы кондицио-
нирования микроклимата жилых и общественных зданий. — Мл Медицина,
1978.—192 с.
10.	Дюскин В. К. Тепловой и гидравлический режим систем водяного отоп-
ления.— М. — Л., 1950. — 148 с.
11.	Карпис В. Е Экспериментальные исследования гидродинамических
и акустических характеристик местных сопротивлений систем водяного отопле-
ния. — В кнл Вентиляция, кондиционирование воздуха и отопление’.— М.,
Наука, 1975. — с. 71—75.
12.	Константинова В. Е. Надежность систем центрального водяного отопле-
ния в зданиях повышенной этажности. — Мл Стройиздат, 1976. — 184 с.
13.	Крауз А. А. Вопросы отопления и вентиляции. — М. — Л., 1934. —
104 с.
14.	Ливчак И. Ф. Квартирное отопление.— 2-е изд — Мл Стройиздат,
1982.—240 с.
15.	Новые отопительные приборы. Обзор. информУВНИИ информации и
экономики промышленности строительных материалов.—М., 1978.—64 о.
16.	Отопление и вентиляция! Учебник для вузов. В 2-х ч. Ч. L. Отопление/
/П. Н. Каменев, А. Н. Сканави, В. Н. Богословский и др.—3-е изд. — Мл Строй-
издат, 1975.—483 с.
17.	Отопление и вентиляция: Учебник для вузов/В. Н. Богословский, В П.
Щеглов, Н. Н. Разумов. —2-е изд. —Мл Стройиздат, 1980.—295 с.
18.	Рекомендации по выбору и расчету систем воздухораапределения /Се-
рия АЗ-669. — Мл ГПИ Сантехпроект, 1981.
19.	Рекомендации по применению автоматизированных систем отопления и
горячего водоснабжения в жилых и общественных зданиях/ЦНИИЭП инж. обо-
рудования,— М.: Стройиздат, 1975.— 35 с.
— 301
20.	Сафонов А. П. Автоматизация систем централизованного теплоснаб-
жения. — М.: Энергия, 1974. — 272 с.
21.	Сканави А. К. Отопление: Учебник для техникумов. — М.: Стройиздат,
1979.— 251 с.
22.	Сканави А. Н. Воздухопроницаемость наружных входов многоэтаж-
ных зданий. — Строительство и архитектура Москвы, 1964, № 4, — с. 29—33.
23.	Справочник проектировщика: Внутренние санитарно-технические уст-
ройства. В 2-х ч. Ч. 1. Отопление, водопровод, канализация/В. Н. Богословский,
С. Ф. Копьев, Л. И. Друскин и др., под ред. И. Г. Староверова. — 3-е изд. — М.:
Стройиздат, 1975—429 с.
24.	Теплоснабжение: Учебник для вузов/А. А. Ионин, Б. М . Хлыбов,
В. Н. Братенков, Е. Н. Терлецкая; под ред. А. А. Ионина,—М.: Стройиздат,
1982, —336 с.
25.	Туркин В. П. Водяные системы отопления с автоматическим управле-
нием для жилых и общественных зданий. — М.: Стройиздат, 1976.— 135 с.
26.	Туркин В. П. Отопление гражданских зданий. — Челябинск: Юж.
Урал, изд-во, 1974. — 319'с.
27.	Чаплин В. М. Отопление и вентиляция. Вып. 1. Отопление. — М.: Гос-
издат, 1923 —376 с.
28.	Чистович С. А. Автоматическое регулирование расхода тепла в системах
теплоснабжения и отопления. — Л.: Стройиздат, 1975.— 160 с.
29.	Шаповалов И. С. Проектирование панельно-лучистого отопления. —
М.: Стройиздат, 1966. — 240 с.
30.	Шепелев И. А. Аэродинамика воздушных потоков в помещении. — М.:
Стройиздат, 1978.— 144 с.
31	Шекин Р. В., Березовский В. А., Потапов В, А. Расчет систем централь-
ного отопления. — Киев.: Вища школа, 1975.— 215 с.
— 302
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие......................................................   3
Глава' I. Характеристика систем отопления.......................... 5
1.1.	Задачи водяного и воздушного отопления................... 5
1.2.	Характеристика систем водяного отопления................. 7
1,3.	Характеристика систем воздушного отопления...............13
1.4.	Характеристика теплоносителей — воды и воздуха .	.... 14
1.5.	Последовательность проектирования систем отопления ...	,16
Глава 11. Тепловой режим здания .................................  19
II. 1. Микроклимат помещений..................................19
II	.2. Наружные климатические условия.........................26
П.З	. Теплопередача и теплоустойчивость ограждающих конструкций 29
П.	4. Теплозащитные свойства ограждающих конструкций .... 34
1	1.5. Воздухозащитные свойства ограждающих конструкций .... 36
Глава III. Тепловая мощность системы отопления.....................41
I1	I.1. Тепловой баланс помещений........................   ,	41
III	.2. Теплопотери через ограждения помещений................43
II	1.3. Теплопотери на нагревание воздуха и материалов........49
II	I.4. Теплопоступлений в помещения......................    53
I	II.5. Удельная тепловая характеристика здания .......	. 55
II	I.6. Использование системы отопления в течение отопительного се-
зона . .........................................................    56
Глава IV. Выбор систем отопления ...................................57
IV.	1. Общее сравнение систем отопления........................57
IV.2	. Выбор системы отопления.................................60
IV.	3. Экономичность системы отопления.......................  64
IV.4. Дополнительные условия выбора системы отопления ..... 68
IV.5. Особенности выбора системы отопления в здании с переменным
тепловым режимом.........................................    .	70
Глава V. Основы конструирования систем водяного отопления .	75
V.	1. Принципиальные схемы систем отопления.................  75
V.2	. Виды и сравнение отопительных приборов................  80
V.3.	Выбор и размещение отопительных приборов..................83
V.4.	Присоединение теплопроводов к отопительным приборам .... 92
V.5	. Размещение теплопроводов в зданиях .....................95
V.	6. Открытые и закрытые расширительные баки ......... 101
V.7	. Перемещение, сбор и удаление воздуха ..................103
V.8.	Системы отопления с естественной циркуляцией воды........114
Глава VI. Расчет давления в системах водяного отопления ..... 116
VI.	1. Давление циркуляционных насосов.......................116
VL2.	Циркуляционное давление смесительных установок.........122
VI.	3. Динамика давления в системах отопления..........  .	127
VI.4	. Естественное циркуляционное давление..................146
VI.5.	Естественное циркуляционное давление в однотрубных и
двухтрубных системах отопления  .............................148
Глава VII. Гидравлический расчет систем водяного отопления . . . . 169
VII.1.	Расчетное циркуляционное давление..................  .	160
VII.	2. Способы гидравлического расчета систем отопления.....164
VI	1.3. Гидравлическое сопротивление отопительных приборов . . . 170
VII.4. Гидравлический расчет систем отопления по удельной потере
давления на трение ........................................  172
VII.	5. Гидравлический расчег систем отопления по карактерио-
VII.6	. Гидравлический расчет систем отопления со стояками уни-
фицированной конструкции .......	..................198
VI	1.7. Гидравлический расчет систем отопления по относительным
характеристикам сопротивления .................. 206
VII.8	. Особенности расчета систем отопления с естественной цир-
куляцией воды......................  ............214
— 303 —
Глава VIII. Тепловой расчет отопительных приборов * •.............217
VIII	.1. Коэффициент теплопередачи приборов. . ............  217
VIII.	2. Эквивалентная нагревательная поверхность приборов » . 224
VIII.3	, Расчет площади нагревательной поверхности приборов . . 227
VIII.4.	Определение числа элементов приборов..................232
VII	1.5. Регулирование теплопередачи приборов ......... 236
Глава IX. Панельно-луч истое отопление............................243
IX	.1. Особенности панельно-лучистого отопления ......... 243
IX.	2. Конструкции отопительных панелей....................  245
IX.3	. Схемы систем панельного отопления............	250
IX.4.	Площадь и температура поверхности отопительных панелей 252
IX.5	. Теплообмен в помещении при панельно-лучистом отоплении . 255
IX.	6. Расчет теплопередачи отопительных панелей..............257
IX.7	. Особенности проектирования систем панельного отопления . . 262
Глава X. Основы конструирования и расчета систем воздушного ото-
пления .......................................................    264
Х.1. Местное воздушное отопление...........................  264
Х.2. Рециркуляционные воздухонагреватели . ..................271
Х.З. Центральное воздушное отопление.........................277
Х.4. Особенности расчета систем центрального воздушного отопления 281
Х.5. Воздушно-тепловые завесы у входов в гражданские здания . . . 285
Глава XI. Совершенствование центрального отопления зданий . .289
XI.1. Совершенствование водяного отопления зданий	.......	.289
XI.2. Водяное отопление высотных зданий................... 299
XI.3. Совершенствование воздушного отопления	зданий	.....	294
Приложения.....................................................29?
Список литературы..............................................  304
АЛЕКСАНДР НИКОЛАЕВИЧ СКАНАВИ
КОНСТРУИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ СИСТЕМ
ВОДЯНОГО И ВОЗДУШНОГО
ОТОПЛЕНИЯ ЗДАНИЙ
Редакция литературы по инженерному оборудованию
Зав. редакцией И, В. Соболева
Редактор Н. А. Хаустова
Младший редактор А. А. Минаева
Внешнее оформление художника И. Шиляева
Художественный рёдактор В. П. Груздев
Технические редакторы Ю. Л. Циханкова, В, Д. Павлова
Корректор Н. С. Сафронова
ИБ № 2812
Сдано в набор 18.11.82. Подписано в печать 07.06.83.	Т-12458.
Формат бОХОО'Ав. Бумага тип. № 2. Гарнитура «Литературная». Печать высокая.
Усл. печ. л. 19,0. Печ. л. 19,0. Усл. кр.-отт. 19,0. Уч.-изд. л. 20,05. Тираж 20 000 экз.
Изд. № AVI-8878. Заказ 1303. Цена 1 р. 30 к.
Стройиздат, 101442, Москва. Каляевская, 23а
Московская типография № 4 Союзполиграфпрома при Государственном
по делам издательств, полиграфии и книжной торговли
129041, Москва, Б, Переяславская ул„ д, 46.
комитете СССР
КОНСТРУИРОВАНИЕ
И РАСЧЕТ СИСТЕМ
ВОДЯНОГО