Рекомендации Рекомендации по проектированию и расчету систем обогрева полов открытых площадок
Госстрой СССР
Центральный научно-исследовательский
и проектно-экспериментальный институт
промышленных зданий и сооружений
(ЦНИИ промзданий )
РЕКОМЕНДАЦИИ
ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ И РАСЧЕТУ СИСТЕМ
ОБОГРЕВА ПОЛОВ ОТКРЫТЫХ ПЛОЩАДОК
Москва - 1985
Рекомендованы к изданию Главстройпроектом Госстроя СССР.
Предназначены для проектирования и расчета систем обогрева полов открытых площадок нефтехимических (НХЗ) и нефтеперерабатывающих (НПЗ) заводов и содержат конструктивные решения обогреваемых полов, требования к их устройству, к размещению и прокладке нагревательных трубопроводов, а также зависимости для определения тепловых нагрузок на системы обогрева, их теплотехнического и гидравлического расчета.
Для инженерно-технических работников и проектировщиков.
Рекомендации составлены ЦНИИпромзданий (кандидаты техн. наук Л.П. Ананикян, В.В. Пономарева, Г.К. Саранчина, Е.О. Шилькрот) совместно с Ростовским Промстройниипроектом.
Замечания и предложения, а также сведения об использовании Рекомендаций просим направлять по адресу: 127238, Москва, Дмитровское ш., 46, ЦНИИпромзданий, лаборатория отопления и вентиляции.
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
b - ширина площадки, м;
d - толщина слоя, м;
S - шаг между трубами, м;
l - длина прямого участка змеевика, м;
h - глубина заложения труб, м;
j - интенсивность процесса, м/ч (м3/м × ч)
F - площадь, м2;
f - площадь живого сечения, м2;
u - скорость ветра, м/с;
w - скорость жидкости, м/с;
G - расход, кг/ч;
D h - потери давления в сети, кПа (м вод. ст.);
H - располагаемое давление, кПа (м вод. ст.);
t - температура, ° С;
t - время процесса, ч;
q - удельный тепловой поток (удельная тепловая нагрузка), Вт/м2 [ккал/(м2 × ч)];
Q - общая тепловая нагрузка, Вт (ккал/ч);
r - плотность, кг/м3;
l - коэффициент теплопроводности, Вт/м × ° С [ккал/(м × ч × ° С)];
a - коэффициент температуропроводности, м2/ч;
c - удельная теплоемкость, кДж/(кг × ° С) [ккал/(кг × ° С)];
r - удельная теплота, Вт × ч/кг [ккал/кг];
R - термическое сопротивление м2 × ° С/Вт [м2 × ч × ° С/ккал];
n - количество, шт.;
A - коэффициент неравномерности распределения.
ИНДЕКСЫ
в - вода с - снег пл - плавление исп - испарение н - наружная к - конвективная составляющая л - лучистая составляющая п - пол о.п. - обогреваемый пол |
min - минимальное значение под - подающая обр - обратная опт - оптимальная ст - стальные пэ - полиэтиленовые тр - требуемое тн - теплоноситель у - участок
|
1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
1.1 . Настоящие рекомендации предназначены для проектирования обогреваемых полов открытых промышленных площадок. Рекомендации не распространяются на проектирование обогреваемых полов, устраиваемых на вечномерзлых грунтах.
1.2 . Обогреваемые полы должны устраиваться в тех районах, где продолжительность периода с отрицательной среднесуточной температурой наружного воздуха больше 0 [ 1 ].
1.3 . Обогреваемые полы открытых промышленных площадок должны обеспечивать: плавление снега, попадающего на площадку при снегопадах и метелях, за продолжительность снегопада ( t c ); предотвращать обледенение площадок и высушивать площадки за заданное время (24 - t c £ t исп £ 120 ч.).
1.4 . Обогреваемые открытые (с боковых сторон) площадки должны иметь, как правило, вертикальные ограждения (с необходимыми проемами для проветривания).
1.5 . Обогрев пола осуществляется системой стальных или полиэтиленовых трубопроводов, замоноличенных в бетонном слое с определенным шагом. Рекомендуемые трубы - стальные - ГОСТ 3262-75 , полиэтиленовые - ПВП (высокой прочности) - ГОСТ 18599-83 .
В системах обогрева не допускается применение электросварных труб со спиральным швом.
1.6 . Теплоносителем в системах обогрева является нагретая вода или антифриз. Целесообразно использовать вторичные тепловые ресурсы: горячую воду промтеплофикационных контуров, работающих на паре пароспутников технологических трубопроводов, мятом паре от насосов, технологическом конденсате и т.д. В случае их отсутствия используется горячая вода тепловой сети ТЭЦ.
1.7 . При применении стальных труб начальная температура теплоносителя может соответствовать параметрам сети промтеплофикационных контуров. Требуемая минимальная температура теплоносителя определяется расчетом (см. разд. 4 ).
В случае применения полиэтиленовых труб начальная температура теплоносителя не должна превышать 70 ° С.
1.8 . Системы обогрева полов должны быть круглогодично заполнены теплоносителем и работать постоянно в период отрицательных температур наружного воздуха.
1.9 . Для предупреждения замораживания системы обогрева возможно применение антифриза (например, препарат НОЖ-2: смесь хлористого кальция - 27 %, ингибитор коррозии - натриевая соль сульфанилформальдегидного полиэлектрика - 3 % и химически очищенная вода - 70 %). Температура замерзания антифриза минус 47 ° С, кипения 100 ° С. Удельная теплоемкость 3,6 Кдж/кг × ° С [ 0,865 ккал/(кг × ° С)]. Он пожаро- и взрывобезопасен и нетоксичен, коррозионным действием на металлы не обладает.
Предельно допустимая концентрация НОЖ-2 для слива в канализацию не выше 30 %. Препарат разработан Ташкентским автомобильно-дорожным институтом Минвуза УзССР (700047, г. Ташкент, ул. К. Маркса, 32). Выпуск препарата намечен в Производственном объединении «Пигмент» (г. Тамбов). На использование препарата имеется предварительное разрешение НИИ гигиены труда и профзаболеваний АМН СССР.
Применение в качестве антифриза раствора воды с этиленгликолем или нитритом натрия следует согласовывать с органами Минздрава СССР для конкретных условий в связи с вредным воздействием их на организм человека.
2. ТРЕБОВАНИЯ К ОБОГРЕВАЕМЫМ ПОЛАМ И ИХ КОНСТРУКТИВНЫЕ РЕШЕНИЯ
2.1 . Полы открытых площадок следует устраивать на утрамбованных непромерзающих грунтах, исключающих возможность деформации пола.
2.2 . Выбор конструктивного решения пола, а также системы обогрева должен проводиться с учетом конкретных условий строительства, механических и химических воздействий на полы, температуры теплоносителя и технико-экономической целесообразности.
2.3 . Рекомендуются конструктивные решения обогреваемых полов, разработанные Гипрокаучуком, Госниихлорпроектом, ЦНИИпромзданий и Ростовским Промстройниипроектом (рис. 1 - 3 ).
2.4 . Конструкции полов, представленные на рис. 1 , рекомендуется применять при отсутствии попадания на полы кислот и их растворов. При температуре теплоносителя не выше 70 ° С основной слой, в который замоноличены нагревательные трубопроводы, выполняется из обычного бетона марки М 300. При температуре теплоносителя выше 70 ° С рекомендуется жаростойкий бетон прочностью не менее 2 кПа (200 кгс/м2). При применении стальных труб бетон не должен содержать хлоридов.
2.5 . Конструкции полов, представленные на рис. 2 , рекомендуются при воздействии кислотных и кислотощелочных сред. Трубы размещаются в термостойком бетоне, связующим которого является жидкое стекло с уплотняющей добавкой. Такой бетон устойчив к трещинообразованию во всем диапазоне рабочих температур тепло носителя, а также не проницаем для кислот, малопроницаем для воды, морозостоек. Непроницаемость и сохранение высокой щелочности в бетоне исключает химическую коррозию металлических труб отопления.
Рис. 1 . Конструкции обогреваемых полов при отсутствии кислотных воздействий
а - покрытие пола монолитное; б - из плит; 1 - покрытие пола из бетона на портландцементе; 2 - прослойка из цементно-песчаного раствора; 3 - гидроизоляция; 4 - бетон в два слоя при 70 ° С (рекомендуется жаростойкий); 5 - трубы отопления; 6 - теплоизоляция; 7 - гидроизоляция от грунтовых вод; 8 - подстилающий слой (по расчету); 9 - щебень, втрамбованный в грунт; 10 - грунт основания
Для конструкции на рис. 2б, не проницаемой для жидкостей, специальный гидроизоляционный слой от сточных и атмосферных вод, проникающих сверху, отсутствует.
2.6 . Конструкция полов, представленная на рис. 3 , рекомендуется при жидкостных воздействиях слабой агрессивности и температуре теплоносителя не выше 70 ° С. Конструкция состоит из покрытия, слоя с замоноличенными нагревательными элементами и подстилающего слоя. Основной слой с замоноличенными нагревательными элементами выполняется из бетона марки по водонепроницаемости В-6, плотностью 2400 кг/м3. Для защиты от коррозии рекомендуемая толщина слоя под трубами не менее 40 мм. Подстилающий слой выполняется из конструктивного керамзитобетона марки М 200. Гидроизоляция от капиллярного поднятия грунтовых, а также промышленных сточных вод представляет собой слой щебня с пропиткой битумом до насыщения.
Рис. 2 . Конструкции обогреваемых химически стойких полов
а - при переменных кислотно-щелочных воздействиях; б - кислотных воздействиях и отсутствии щелочей; 1 - покрытие пола из кислотоупорных плит; 2 - заполнение швов эпоксидным компаундом; 3 - прослойка из кислотоупорного раствора с уплотняющей добавкой; 4 - бетон на жидком стекле с уплотняющей добавкой; 5 - стяжка цементно-песчаная; 6 - гидроизоляция; 7 - трубы отопления; 8 - теплоизоляция; 9 - гидроизоляция от грунтовых вод; 10 - подстилающий слой (по расчету); 11 - щебень, втрамбованный в грунт; 12 - грунт основания
2.7 . Толщину покрытий и подстилающего слоя полов вышеперечисленных конструкций следует назначать в зависимости от действующих на пол механических нагрузок согласно прил. 1 [ 2 ]. Размеры слоев проверяются и уточняются теплотехническим расчетом системы в зависимости от требуемой тепловой нагрузки (см. разд. 4 ).
2.8 . При расположении подстилающего слоя в зоне опасного капиллярного поднятия грунтовых вод и для любой из вышеперечисленных конструкций следует применять гидроизоляцию от грунтовых вод из рулонных гидроизоляционных материалов на соответствующих мастиках.
Высоту опасного капиллярного поднятия грунтовых вод следует принимать от горизонта грунтовых вод: 0,3 м - от крупного песка; 0,5 м - для песка средней крупности и мелкого; 1,5 м - для песка пылеватого; 2 м - для суглинка, пылеватых суглинка и супеси и глины.
2.9 . Проектирование деталей полов следует проводить в соответствии с [ 2 ].
Рис. 3 . Конструкция обогреваемого пола при умеренных механических нагрузках и жидкостных воздействиях слабой агрессивности
1 а - мозаичное или цементно-песчаное покрытие пола; 1б - керамическая плитка; 2 - слой бетона повышенной плотности В-6; 3 - нагревательные элементы (змеевики); 4 - подстилающий слой из конструктивного керамзитобетона; 5 - гидроизоляция; 6 - уплотненный грунт
2.10 . Продукты гидросмыва полов и конденсат, подтекающий из спусков от технологических паропроводов, устраиваемых в противопожарных целях, так же, как и вода, образовавшаяся от плавления снега, должны максимально удаляться через трапы по уклону пола, составляющему не менее 0,005.
3. РАЗМЕЩЕНИЕ НАГРЕВАТЕЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ И ПОДГОТОВКА К БЕТОНИРОВАНИЮ
3.1 . Нагревательные трубопроводы в толще пола должны размещаться, как правило, в виде змеевиков по бифилярной схеме (рис. 4 ).
3.2 . Расстояние между трубами S (шаг) в змеевике определяется расчетом. В змеевиках из стальных труб (по техническим условиям изготовления змеевиков) шаг составляет 8 - 10 диаметров ( S / d = 8 ... 10); для полиэтиленовых труб он должен быть не менее 0,2 м [ 3 ]. Предпочтительный диаметр труб в стальных змеевиках 32 мм, полиэтиленовых - 25 мм. Допускается применение труб диаметром 20 - 57 мм. Змеевики укладываются горизонтально.
Прокладку магистральных трубопроводов, их изоляцию, размещение запорной арматуры, спускных и воздуховыпускных устройств необходимо осуществлять в соответствии с положениями [ 4].
Рис. 4 . Схемы размещения трубопроводов
а - бифилярная из двух змеевиков; б - то же, из одного
3.3 . Минимальная длина трубы в одном змеевике определяется расчетом при условии, что скорость движения теплоносителя составит не менее 0,25 м/с.
3.4 . Максимальная длина трубы в одном змеевике определяется следующими условиями:
для полиэтиленовых труб - длиной поставляемых труб в бухте ( l = 100 м);
для стальных труб - расчетом в зависимости от тепловой нагрузки и оптимальной скорости движения теплоносителя в змеевиках (0,25 м/с < w £ 0,8 м/с).
3.5 . Максимальная длина прямых участков змеевиков ограничивается расстоянием между температурными швами пола площадки, для полиэтиленовых труб во избежание устройства специальных компенсирующих камер размер l 1 не должен превышать 2 м.
3.6 . Стальные трубы в змеевики соединяются сваркой. Стальные трубопроводы должны иметь антикоррозийную защиту (покрытие термостойким лаком).
3.7 . Укладка полиэтиленовых труб проводится в соответствии с инструкцией [ 3 ]. Соединение полиэтиленовых труб в толще пола не допускается. Соединение полиэтиленовых змеевиков с магистральными трубопроводами необходимо выполнять вне массива пола (на высоте 0,8 - 1,2 м).
Изгибание полиэтиленовых труб в змеевики в холодном состоянии производится по шаблону с фиксацией ветвей в расчетном положении на металлической сетке, замоноличенной в пол вместе с трубами. Фиксирование труб рекомендуется производить мягкой проволокой диаметром 1,5 - 2 мм так, чтобы поверхность труб не была пережата. Трубы изгибаются без заполнения. При S ³ 200 мм рекомендуется применять элементы лирообразной формы. В местах изгибов недопустимо наличие гофр, изломов, овальности свыше 12 %.
После монтажа змеевика в торце входного патрубка необходимо ставить заглушки.
3.8 . Перед бетонированием стальные трубы змеевика следует тщательно очищать от загрязнения и жировых пятен, продувать струей сжатого воздуха давлением 300 - 600 кПа (3 - 6 атм), а полиэтиленовые - 600 кПа (6 атм) [ 5 ].
4. РАСЧЕТ СИСТЕМ ОБОГРЕВА ПОЛОВ ОТКРЫТЫХ ПЛОЩАДОК
Общие положения
4.1 . Расчет систем обогрева заключается в определении:
расчетных параметров климата, устанавливающих значения температуры наружного воздуха соответствующей условиям максимального снегопада, в зависимости от района расположения и вида площадки;
расчетной температуры поверхности пола, обеспечивающей таяние снега за время снегопада, предотвращающей замерзание талой воды и обеспечивающей ее испарение за заданное время;
расчетной тепловой нагрузки на систему;
термического сопротивления конструкции пола, глубины заложения и шага раскладки труб (теплотехнический расчет);
расхода теплоносителя, длины змеевиков и гидравлического сопротивления системы (гидравлический расчет).
4.2 . Для расчета систем обогрева полов следует принимать следующие значения физических параметров снега и воды:
r c = 170 кг/м3; r в = 1000 кг/м3; Сс = 2,3 кДж/(кг × ° С) [ 0,55 ккал/(кг × ° С)]; C в = 4,19 кДж/(кг × ° С) [1 ккал/(кг × ° С)]; l c = 0,151 Вт/(м × ° С) [0,13 ккал/(м × ч × ° С)]; l в = 0,6 Вт/(м × ° С) [0,5148 ккал/(м × ч × ° С)]; ас = 1,4 × 10-3 м2/ч; ав = 0,515 × 10-3 м2/ч; r пл = 92,5 Вт × ч/кг (79,5 ккал/кг); r исп = 694 Вт × ч/кг (595 ккал/кг).
Определение расчетных параметров климата в районе расположения площадки
4.3 . Исходными данными для расчета являются: размеры площадки (в ´ l ´ h , м), наличие и размеры вертикальных ограждений, отметки и размеры проемов (данные по типовым размерам уровней расположения проемов, вертикальных ограждений представлены в прил. 2 ); интенсивность, продолжительность и повторяемость снегопадов ( j с , м/ч, t c , ч, nc /мес ); температура и скорость наружного воздуха при снегопадах ( t н , ° С, u , м/с), их повторяемость по месяцам в год ( n t и n u ).
Для районов расположения основных НХЗ и НПЗ данные представлены в прил. 4 [ 6 ].
4.4 . В ходе расчета определяются: а) слой снега, отложившийся на площадке при снегопаде
( 1)
где Кс - коэффициент интенсивности попадания снега на площадку при снегопаде, принимается по табл. 6 прил. 3;
б) слой снега, отложившийся на площадке при метели за время снегопада
( 2)
где Кот - коэффициент, учитывающий отложения снега у препятствий при метели, принимается по табл. 7 прил. 3;
в) расчетный слой снега на площадке
( 3)
г) расчетный слой воды, образовавшийся на площадке при таянии снега
( 4)
Расчетный слой воды d в £ 0,015 м. Если d в > 0,015 м, при проектировании системы следует обратить внимание на обеспечение уклона пола к трапам (не менее 0,005) для максимального стока воды через них;
д) коэффициент наиболее вероятных значений параметров климата [ t н , ° С, u , м/с,] при снегопаде
( 5)
е) расчетный коэффициент наиболее вероятных значений параметров климата
( 6)
ж) по Красч выбирается расчетный месяц, по которому принимается расчетная температура наружного воздуха при снегопадах.
Для площадок основных НХЗ и НПЗ расчетные параметры климата приведены в табл. 1.
Определение расчетной температуры поверхности пола
4. 5. Исходными данными для расчета являются: расчетный слой снега (воды) на площадке d с (в), м; расчетная температура наружного воздуха t н , ° С; время снегопада (испарения) t с(исп) , ч. 24 - t с £ t исп < 120 ч.
Предпочтительным временем испарения следует считать t исп = 24 ч.
4.6 . В ходе расчета определяются:
а) температура поверхности пола, обеспечивающая таяние снега за время снегопада
( 7)
Для принятых значений физических параметров снега и воды
( 8)
Номограмма для определения t пл представлена на рис. 5.
б) температура поверхности пола, предотвращающая замерзание воды
( 9)
( 10)
где a н - коэффициент теплообмена поверхности пола, равный 24,5 Вт/м2 × ° С [ 21 ккал/(м2 × ч × ° С)].
Номограмма для определения tmin представлена на рис. 6.
Рис. 5 . Номограмма для определения t пл , ° С
Рис. 6 . Номограмма для определения tmin , ° С .
в) температура поверхности пола, обеспечивающая испарение воды за заданное время
( 11)
( 12)
Таблица 1 . Расчетные параметры климата по наиболее вероятному значению для площадок основных НХЗ и НПЗ
Район расположения завода |
Расчетные параметры климата |
||||
t н , ° С |
t с , ч |
d с , м, при впл, м |
|||
6 |
12 |
18 |
|||
Горький |
-12 |
3,8 |
0,138/0,053 |
0,069/0,0258 |
0,043/0,016 |
Куйбышев |
-8 |
6,26 |
0,1785/0,0698 |
0,0892/0,0349 |
0,0595/0,0232 |
Кириши |
-10 |
16,25 |
0,314/0,121 |
0,157/0,06 |
0,105/0,04 |
Москва |
-8 |
8 |
0,112/0,437 |
0,056/0,0218 |
0,037/0,0146 |
Омск |
-18 |
10,5 |
0,142/0,053 |
0,071/0,026 |
0,047/0,017 |
Пермь |
-13 |
6,25 |
0,1585/0,0626 |
0,0792/0,0313 |
0,0528/0,0208 |
Рязань |
-11 |
8 |
0,123/0,0477 |
0,0615/0,0238 |
0,041/0,0159 |
Тобольск |
-8 |
12,25 |
0,2105/0,081 |
0,105/0,04 |
0,07/0,027 |
Уфа |
-14 |
6,25 |
0,1995/0,077 |
0,0997/0,038 |
0,0665/0,025 |
Ярославль |
-12 |
8 |
0,16/0,061 |
0,08/0,031 |
0,053/0,02 |
Примечани е. Перед чертой - для площадок без вертикальных ограждений, за чертой - с вертикальными ограждениями при максимальном попадании снега.
Рис. 7 . Номограмма для определения комплекса
Номограммы для определения t исп представлены на рис. 6 и 7.
г) расчетная температура поверхности пола t п , ° С, принимается наибольшей из величин t пл , tmin , t исп ;
д) если температура пола задана и превышает tmin , определяется время, необходимое для испарения воды:
( 13)
( 14)
Оно должно удовлетворять условию п. 4.5. В противном случае температура пола недостаточна для принятых исходных данных.
Для площадок основных заводов расчетные значения d в , tmin , t пл , t исп при t исп = 24 ч представлены в табл. 2 и 3.
Определение тепловой нагрузки на систему
4.7 . Исходными данными для определения тепловой нагрузки являются: расчетная температура поверхности пола t п , ° С; расчетный слой воды d в , м.
4.8 . В ходе расчета определяются:
а) удельная тепловая нагрузка на систему q оп , Вт/м2 [ккал/(м2 × ч)]
( 15)
( 16)
где К1 - коэффициент, учитывающий потери тепла в грунт, К1 = 1,1; К2 - коэффициент запаса, К2 = 1,15.
Рис. 8 . Номограмма для определения удельной тепловой нагрузки на систему обогрева q оп
Значения q оп при t исп = 24 ч для площадок основных заводов представлены в табл. 4. Номограмма для определения q оп дана на рис. 8.
б) общая тепловая нагрузка на систему Q оп , Вт(ккал/ч)
( 17)
Таблица 2 . Требуемая расчетная минимальная температура поверхности пола t пл , ° С, для площадок основных НХЗ и НПЗ, расчет по формуле ( 8)
Район завода |
, °С |
t пл , ° С , при впл, м |
||
6 |
12 |
18 |
||
Горький |
12 |
2,4/0,47 |
1,8/0,234 |
1,67/0,156 |
Куйбышев |
8 |
2,2/0,43 |
1,77/0,213 |
1,65/0,142 |
Кириши |
10 |
2,71/0,51 |
2,2/0,255 |
1,96/0,169 |
Москва |
8 |
0,8/0,14 |
0,7/0,07 |
0,65/0,047 |
Омск |
18 |
1,2/0,167 |
0,97/0,08 |
0,85/0,053 |
Пермь |
13 |
1,9/0,413 |
1,7/0,206 |
1,69/0,138 |
Рязань |
11 |
1,0/0,254 |
0,77/0,127 |
0,73/0,084 |
Тобольск |
8 |
1,64/0,305 |
1,1/0,152 |
0,88/0,101 |
Уфа |
14 |
3,1/0,61 |
2,2/0,3 |
1,98/0,2 |
Ярославль |
12 |
1,65/0,32 |
1,1/0,109 |
0,92/0,159 |
Примечани я: 1. Перед чертой - для площадок без вертикальных ограждений, за чертой - с вертикальными ограждениями при максимальном попадании снега.
2 . Расчетный слой снега принят по табл. 1 .
Теплотехнический расчет системы
4.9 . Исходными данными для теплотехнического расчета системы являются: средняя температура теплоносителя t тн , ° С, равная t тн = ( t под + t обр )/2, ° С; расчетная и минимальная температура поверхности пола t п и tmin , ° С; удельная тепловая нагрузка на обогреваемый пол q оп , Вт/м2 [ккал/(м2 × ч)]; коэффициент теплообмена a н , Вт/(м2 × ° С) [ккал (м2 × ч × ° С)].
4.10 . В ходе расчета определяются следующие величины:
Таблица 3 . Расчетная температура поверхности пола t исп , ° С, при t исп = 24 ч
Район завода |
Расчетный слой воды d в , м1), при впл |
Расчетный месяц |
, ° С |
t п , ° C , по формуле ( 11 ) |
Условие незамерзания воды, tmin , ° С, по формуле ( 9 ) |
||||||
6 м |
12 м |
18 м |
при впл |
||||||||
6 м |
12 м |
18 м |
6 м |
12 м |
18 м |
||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
Горький |
0,01172) 0,009 |
0,0117 0,0045 |
0,008 0,003 |
1 |
12 |
9,1 |
9,1 |
5,5 |
5,7 |
5,7 |
3,9 |
6,4 |
2,7 |
1,7 |
4,35 |
2,2 |
1,45 |
||||||
Куйбышев |
0,0152) 0,012 |
0,015 0,006 |
0,01 0,004 |
XII |
8 |
10,4 |
10,4 |
5,7 |
4,8 |
4,8 |
4 |
7,5 |
2,8 |
1,7 |
3,8 |
1,9 |
1,3 |
||||||
Кириши |
0,01322) 0,01 |
0,013 0,01 |
0,01 0,007 |
1 |
10 |
9,7 |
9,7 |
6,5 |
5,3 |
5,3 |
4 |
6,5 |
6,5 |
4 |
4 |
4 |
2,8 |
||||||
Москва |
0,015 3) 0,007 |
0,009 0,0035 |
0,006 0,0023 |
1 |
10 |
11,6 |
5,6 |
3,3 |
5,9 |
3,6 |
2,4 |
4 |
1,7 |
1 |
2,8 |
1,4 |
0,9 |
||||||
Омск |
0,012 2) 0,008 |
0,012 0,004 |
0,008 0,0026 |
II |
18 |
12,9 |
12,9 |
7,75 |
9,3 |
9,3 |
6,2 |
7,75 |
3,5 |
2,2 |
6,2 |
3,1 |
2 |
||||||
Пермь |
0,0135 2) 0,01 |
0,0135 0,005 |
0,009 0,003 |
Х II |
13 |
11,6 |
11,6 |
6,7 |
6,9 |
6,9 |
4,7 |
7,7 |
3,2 |
1,8 |
5,2 |
2,6 |
1,53 |
||||||
Рязань |
0,01 2) 0,008 |
0,01 0,004 |
0,007 0,0026 |
1 |
II |
6,9 |
6,9 |
3,6 |
4,4 |
4,4 |
3,1 |
5 |
2,2 |
1,3 |
3,5 |
1,8 |
1,14 |
||||||
Тобольск |
0,015 4) 0,013 |
0,015 0,0065 |
0,009 0,004 |
XI |
8 |
10,4 |
10,4 |
4,9 |
4,8 |
4,8 |
2,9 |
8,4 |
3,2 |
1,7 |
4,2 |
2,1 |
1,3 |
||||||
Уфа |
0,015 4) 0,013 |
0,015 0,0065 |
0,009 0,004 |
1 |
14 |
14,2 |
14,2 |
7,1 |
8,5 |
8,5 |
5,1 |
11,8 |
4,8 |
2,7 |
7,4 |
3,7 |
2,3 |
||||||
Ярославль |
0,0135 2) 0,01 |
0,0135 0,005 |
0,009 0,003 |
1 |
12 |
11,2 |
11,2 |
6,4 |
6,6 |
6,6 |
4,4 |
7,35 |
3 |
1,7 |
4,85 |
2,4 |
1,46 |
Примечани я: 1 - над чертой - для площадок без вертикальных ограждений, под чертой - для площадок с вертикальными ограждениями; 2 - при стоке 50 %; 3 - при стоке 20 %; 4 - при стоке 56 - 58 %.
Таблица 4 . Удельная тепловая нагрузка на обогреваемый пол открытых площадок основных НХЗ и НПЗ при t исп = 24 ч, расчет по формуле ( 16)
Район завода |
q оп , Вт/м2 [ккал/(м2 × ч)] |
||
в пл = 6 м |
в пл = 12 м |
в пл = 18 м |
|
Горький |
660/605 [570/520] |
660/510 [570/440] |
580/475 [500/410] |
Куйбышев |
590/530 [510/455] |
590/395 [510/340] |
483/360 [415/310] |
Кириши |
638/550 [540/475] |
590/550 [510/475] |
550/473 [475/415] |
Москва |
650/486 [560/420] |
530/413 [455/355] |
466/365 [400/315] |
Омск |
915/810 [790/700] |
915/740 [790/635] |
825/720 [710/620] |
Пермь |
725/650 [625/560] |
725/545 [625/470] |
632/510 [545/440] |
Рязань |
580/530 [500/455] |
580/425 [500/365] |
435/425 [375/365] |
Тобольск |
590/545 [510/470] |
590/418 [510/360] |
460/360 [400/310] |
Уфа |
800/765 [690/660] |
800/625 [690/540] |
670/570 [575/490] |
Ярославль |
700/620 [605/535] |
700/505 [605/435] |
600/482 [520/415] |
Примечани е. Перед чертой - для площадок без вертикальных ограждений, за чертой - для площадок с вертикальными ограждениями.
а) Требуемое термическое сопротивление пола до оси труб R тр , (м2 × ° С)/Вт [(м2 × ч × °С)/ккал]:
( 18)
Если полученное значение R тр < 0,086 (м2 × ° С)/Вт [0,1 (м2 × ч × ° С)/ккал] следует использовать теплоноситель большей температуры. Если значение R тр задано - следует проверить достаточность температуры теплоносителя на обеспечение t п , т.е. выполнение условия:
( 19)
Если оно не выполняется, следует изменить R тр или принять теплоноситель большей температуры.
Рис. 9 . Теплоотдача 1 м2 пола в зависимости от термического сопротивления при эталонных параметрах
( t н = -30 ° С, t тн = 65 ° С, S = 180 мм, d = 20 мм)
б) Выбирается конструкция пола, материал и толщины его слоев. Как правило, в конструктивных решениях толщина покрытия d 1 , м, не задана. Она определяется по формуле
( 20)
Толщина покрытия должна быть не менее требуемой по прочностным показателям. По принятой конструкции пола определяется глубина заложения труб - слой пола над осью труб (размер в м).
Рис. 10 . Коэффициенты К1 - К4, учитывающие влияние на теплоотдачу пола t н , t тн , S , d / S при d / S = 0,1 ... 0,125
в) Задаются диаметром труб. Предпочтительным является диаметр d = 32 мм, допустимым - 20 - 57 мм.
г) Поправочный коэффициент
( 21)
где q эг - теплоотдача «эталонного» пола, определяется по графику рис. 9 в зависимости от расчетного или заданного значения R тр ; К1; К2; К4; К5 - коэффициенты, учитывающие изменение теплоотдачи пола соответственно в зависимости от температуры наружного воздуха, средней температуры теплоносителя, диаметра труб и глубины заложения.
Коэффициенты К1; К2; К4 определяются по графикам рис. 10, К5 - рис. 11.
д) Шаг раскладки труб S в зависимости от значения коэффициента К3 определяется по графику рис. 10.
е) Определяется неравномерность распределения температуры на поверхности пола по формуле
( 22)
где А1 - А6 - коэффициенты, соответственно учитывающие влияние на неравномерность распределения температуры на поверхности пола температуры наружного воздуха, температуры теплоносителя, термического сопротивления пола, глубины заложения, диаметра и шага раскладки труб. Значения коэффициентов А1 - А5 определяются по графикам рис. 12, А6 - рис. 13.
ж) Величина неравномерности распределения температуры на поверхности пола должна удовлетворять условию
( 23)
Если условие выполняется, расчет закончен. Если не выполняется, следует обратным ходом от Атреб, удовлетворяющего условию ( 23), определить необходимое изменение какого-либо из исходных данных, входящих в расчет.
Рис. 11 . Коэффициент К5, учитывающий влияние на теплоотдачу пола величины h / d
Рис. 12 . Коэффициенты А1 - А5, учитывающие влияние на распределение температуры по поверхности пола t н , t тн , R тр , S , d / S
Гидравлический расчет системы обогрева
4.11 . Исходными данными для расчета являются: тепловая нагрузка на систему q оп , Вт/м2 [ккал/(м2 × ч)], площадь обогрева F п , м2; температура теплоносителя в подающей и обратной магистралях t под и t обр , ° С; скорость теплоносителя в змеевике w , м/с, или располагаемый перепад давлений в системе D h , кПа (м вод. ст.).
Рис. 13 . Коэффициент А6, учитывающий влияние на распределение температуры по поверхности пола величины h / d
4.12 . В ходе расчета определяются:
а) Расход теплоносителя на системы обогрева
( 24)
где К - коэффициент, учитывающий разницу в коэффициентах теплопередачи стальных и полиэтиленовых змеевиков; для стальных К = 1, для полиэтиленовых К = 1,05.
Если теплоноситель - горячая вода и D t = t под - t обр = 20 ° С, для стальных змеевиков
( 25)
для полиэтиленовых
G пэ = 0,0525 q оп F п . ( 26)
б) При заданном располагаемом перепаде давлений в системе D h - оптимальная скорость теплоносителя в змеевиках W опт , м/с
( 27)
Если D h задано в м. вод. ст., то А = 0,09386, с2/кг2, тогда
( 28)
Рис. 14 . Оптимальная скорость движения W опт горячей воды в змеевиках при D h = 100 кПа (10 м вод. ст.) в зависимости от удельной тепловой нагрузки на систему q оп
При D h = 100 кПа (10 м вод. ст.), d = 32 мм, W опт , м/с, определяется по формуле
или по графику рис. 14;
в) Расход теплоносителя на систему обогрева при заданной скорости его в змеевике [или рассчитанной по формулам ( 27 ... 29 )]
( 30)
Если теплоноситель - горячая вода, а диаметр стальных змеевиков d ст = 32 мм
( 31)
при диаметре полиэтиленовых труб d пэ = 25 мм
( 32)
г) Количество систем обогрева n , сист., при стальных змеевиках
( 33)
Полиэтиленовые змеевики изготовляются из труб, поставляемых бухтами длиной по 100 м. Поэтому площадь пола, обогреваемого одной системой, ограничена. При l пэ £ 98 м, S пэ = 240 мм, F упэ < 24 м2 и
( 34)
д) Площадь участка пола, обогреваемая одной системой, F у , м2 при стальных змеевиках
( 35)
Рис. 15 . Номограмма для определения площади пола, обслуживаемой одной системой обогрева F уст , м2, и требуемой длины стального змеевика l ст , м, в зависимости от величины W опт / q оп
можно определить по графику рис. 15. Площадь одного участка при стальных змеевиках должна быть не менее 36 м2; при полиэтиленовых
( 36)
l пэ < 100 м ,
S = 240 мм ,
F упэ < 24 м2.
е) Длина змеевика l ст , м, для одной системы при стальных змеевиках
l ст = F уст /S, ( 37)
при S = 280 мм l ст можно определить по графику рис. 15. При полиэтиленовых змеевиках l пэ £ 98 м (не более длины змеевика в бухте).
ж) Потери давления в системе D h , кПа (м. вод. ст.), при стальных змеевиках
( 38)
где А - удельное сопротивление труб, с2/кг2, определяется по табл. 30.6 п. 30.4 [ 7 ] или
( 39)
Для рассмотренных условий (горячая вода в стальных змеевиках d = 32 мм при S = 280 мм):
( 40)
при полиэтиленовых змеевиках [ 7]
( 41)
где G , кг/ч, d , мм,
( 42)
з) Величина потерь давления в системе D h , кПа, (м вод. ст.) должна удовлетворять условию:
( 43 )
где D Нрасп - располагаемый напор, кПа (м вод. ст.).
В случае, если условие ( 43) не выполняется, следует уменьшить длину змеевиков, т.е. увеличить скорость теплоносителя или диаметр труб.
Располагаемый напор от ТЭЦ или промтеплофикационных контуров, как правило, D Нрасп ³ 120 кПа (12 м вод. ст.)
Приложение 1
ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА
Пример 1 . Определить расчетные параметры климата для открытой площадки насосной г. Тобольска, размеры в плане 6 ´ 24 м, высота 6 м, с боковых сторон укрыта ветроотбойными щитами высотой 2,5 м с проемами для проветривания: нижний на отметке 0,3 м высотой 0,3 м, верхний на отметке 3,1 м высотой 3,3 м.
Исходные данные для расчета взяты из прил. 2 - 4 и представлены в табл. 5.
Порядок расчета:
Определяются следующие величины:
1 . Слой снега, отложившийся на площадке при снегопадах, , м, по формуле ( 1 )
Кс - определен по п. б табл. 1 прил. 3.
2 . Слой снега, отложившийся на площадке при метели , м, по формуле ( 2 )
К от - в табл. 2 прил. 3 в графе «общие метели», К от = 0,023.
3 . Расчетный слой снега d с , м, отложившийся на площадке за время снегопада, по формуле ( 3 )
d с = 0,049 + 0,017 = 0,066 м.
4 . Выбор наиболее вероятных параметров климата для г. Тобольска осуществлен по максимальному значению К - коэффициента климата, полученного для каждого месяца с октября по апрель расчетом по формулам ( 5 ) и ( 6 ). Расчеты коэффициента К представлены в прил. 4 . Для г. Тобольска - расчетный месяц года - ноябрь ( XI ). Температура наружного воздуха по наиболее вероятному значению при снегопадах t н = -8 ° С.
Пример 2 . Для данных примера 1 определить: удельное количество теплоты, необходимой для обеспечения плавления снега, попадающего на открытую площадку насосной, и испарения оставшейся после слива через травы воды за время t исп = 24 - t сн .
Исходными данными для расчета являются: расчетный слой снега на площадке d с = 0,066 м; время плавления снега t пл = 12,25 ч; расчетная температура наружного воздуха t н = -8 ° С; время испарения воды t исп = 24 - t с = 11,75 ч.
Определяются следующие величины:
1 . Слой воды, образовавшийся на площадке при плавлении снега, d в , м, по формуле ( 4 ):
d в = 0,066 × 170/1000 = 0,011 м < 0,015 м.
Расчет ведется на полное испарение воды.
2 . Температура поверхности пола t п , ° С, необходимая для обеспечения плавления снега и полного испарения образовавшейся воды за t исп = 11,75 ч по формуле ( 12 ):
3 . Удельная тепловая нагрузка на обогреваемый пол по формуле ( 16 ) q оп = 0,85 × 9,8/0,011 = 755 Вт/м2 [650 ккал/(м2 × ч)].
Пример 3 . Для данных примера 2 вместо заданного времени испарения задана средняя температура поверхности пола. Определить достаточность заданной температуры по условию незамерзания воды в процессе испарения и время испарения.
Исходными данными для расчета являются: расчетный слой воды на площадке d в = 0,01 м; расчетная температура наружного воздуха t н = -8 ° С; температура поверхности пола t п = 5 ° С; коэффициент теплообмена a н = 23,9 Вт/м2 × ° С [21 ккал/(м2 × ч × ° С)].
Определяются следующие величины:
1 . Проверяется условие незамерзания воды в процессе испарения по формуле ( 10 )
tmin > 40,6 × 0,011 × 8 = 3,6 ° С.
Таблица 5 . Исходные гидрометеоданные для г. Тобольска
Параметр |
Гидрометеоданные для г. Тобольска |
|||||||
Максимальная интенсивность снегопада jc , м/ч |
0,01 |
|||||||
Продолжительность снегопада t с , ч |
12,25 |
|||||||
|
X |
XI |
Х II |
I |
II |
III |
IV |
общ. |
Повторяемость снегопадов n , с/мес |
- |
6 |
2 |
1 |
2 |
1 |
- |
13 |
Сопутствующая снегопаду температура наружного воздуха, ° C |
|
-8 |
-16 |
-20 |
-13 |
-11 |
|
|
и ее повторяемость nt |
|
46 |
8 |
8 |
8 |
22 |
|
92 |
Скорость ветра u , м/с |
0 - 2 |
3 - 4 |
5 - 6 |
7 - 8 |
9 - 10 |
11 - 12 |
15 - 16 |
Средняя |
и ее повторяемость n u |
15 |
8 |
69 |
8 |
- |
- |
- |
5,5 |
Интенсивность метели j м , м3/м × ч |
0,36 |
|||||||
Повторяемость метелей различных типов, nx |
общие |
низовые |
поземок |
всего |
||||
м/зиму |
50 |
31 |
19 |
100 |
||||
|
|
|
|
|
||||
Средняя ежемесячная температура наружного воздуха |
X |
XI |
XII |
I |
II |
III |
IV |
|
t ср мес , ° С |
0,8 |
-9,3 |
-16,4 |
-18,5 |
-16,1 |
-9,2 |
1,3 |
Заданная температура пола 5 ° С, что > 3,6 ° С, следовательно условие ( 10) выполняется.
2 . Время, необходимое для процесса испарения, t исп , ч, формуле ( 14 ).
t исп = (297,5 × 103 × 0,0112)/(0,51 × 5 - 21 × 0,011 × 8) = 51 ч.
Время испарения не превышает максимально допустимое, т.е. выполняется условие по п. 4.5.
3 . Удельная тепловая нагрузка на обогреваемый пол по формуле ( 16 ):
q оп = 0,85 × /0,011 = 385 Вт/м2 [330 ккал/(м2/ч)].
Пример 4 . Для условий примеров 2 и 3 определить требуемое термическое сопротивление, конструкцию пола, глубину заложения, диаметр и шаг раскладки труб, а также проверить достаточность температуры теплоносителя ( t тн = 65 ° С) и допустимую неравномерность распределения температуры на поверхности пола.
Исходными данными для расчета являются: средняя температура теплоносителя t тн , равная t тн1 = 65 ° С, t тн2 = 80 ° С; средняя и минимальная температура поверхности пола:
|
[расчет по формулам ( 10 ) и ( 12 ) или по номограммам рис. 6.7] |
удельная тепловая нагрузка на обогреваемый пол q оп , Вт/м2 [ккал/(м2 × ч)]; q оп1 = 755 Вт/м2 [650 ккал/(м2 × ч)]; q оп2 = 385 Вт/м2 [330 ккал/(м2 × ч)]; коэффициент теплообмена a н = 23,5 Вт/м2 × °С [21 ккал/(м2 × ч × ° С)].
Определяются следующие величины:
1 . Требуемое термическое сопротивление пола R тр , (м2 × ° С)/Вт [(м2 × ч × ° С)/ккал], по формуле ( 18 ):
пример 2 : R тр1 = (65 - 9,8)/(650 × 1,163) = 0,073 (м2 × ° С)/Вт [0,085 (м2 × ч × ° С)/ккал]; 0,085 < 0,1.
Для примера 2 температура теплоносителя t тн1 = 65 ° С недостаточна. Принимается теплоноситель с температурой t тн1 = 80 ° С.
С температурой t тн1 = 80 ° С:
R тр1 = (80 - 9,8)/(650 × 1,163) = 0,093 (м2 × ° С)/ вт [0,108 (м2 × ч × ° С)/ккал]
пример 3 : R тр2 = 65 - 5/330 × 1,163 = 0,152 (м2 × ° С)/Вт [0,18 (м2 × ч × ° С)/ккал].
2 . Принимается конструкция пола согласно рис. 3 . Толщина покрытия пола определяется из формулы ( 20 ):
( d 1 )1 = 0,8(0,108 - 1/21 - 0,075/1,6) = 0,0011 м;
( d 1 )2 = 0,08(0,18 - 1/21 - 0,075/1,6) = 0,096 м.
Глубина заложения труб (до оси трубопроводов) h , м, равна:
h 1 = ( d 1 )1 + d 2 /2 = 0,001 + 0,075 = 0,076 м = 76 мм;
h 2 = ( d 1 )2 + d 2 /2 = 0,096 + 0,075 = 0,171 м = 171 мм.
3 . Принимаем к укладке трубы диаметром 32 мм.
4 . Определяется теплоотдачу «эталонного» пола по графику рис. 9: q эт1 = 880 Вт/м2 [760 ккал/(м2 × ч)]; q эт2 = 580 Вт/м2 [500 ккал/(м2 × ч)].
5 . Определяются поправочные коэффициенты К1, К2, К4, К5 на изменение теплоотдачи q эт пола при отступлении от «эталонных» условий:
К1 = 0,78 при t н = -8 ° С; (К2)1 = 1 при t тн = 65 ° С; (К2)2 = 1,15 при t тн = 80 ° С; К4 = 1,05 при d = 32 мм; (К5)1 = 1,26 при d = 32 мм, h 1 = 76 мм; (К5)2 = 1,1 при d = 32 мм, h 2 = 171 мм.
6 . Определяются значение К3 и шаг раскладки труб по графику рис. 10 и формуле ( 21 ) для данных примера 2 ( t тн2 = 80 ° С, h 1 = 81 мм):
(К3)1 = 650/(760 × 0,78 × 1,15 × 1,05 × 1,26) = 0,89; S = 250 мм.
Для данных примера 3 ( t тн1 = 65 ° С, h 2 = 171 мм):
(К3)2 = 330/(500 × 0,78 × 1 × 1,05 × 1,1) = 0,735; S = 340 мм.
7 . Определяется неравномерность распределения температуры на поверхности пола по графикам рис. 12 , 13 и формуле (22): А1 = 0,75 при t н = -8 ° С; (А2)1 = 1,29 при t н = 80 ° С и (А2)2 = 1,2 при t н = 65 ° С; (А3)1 = 1,82 при R тр1 = 0,093 (м2 × ° С)/Вт [0,108 (м2 × ч × ° С)/ккал]; (А3)2 = 1,45 при R тр2 = 0,155 (м2 × ° С)/Вт [0,18 (м2 × ч × ° С)/ккал]; (А4)1 = 1,5 при S = 250 мм; (А4)2 = 3 при S = 340 мм; А5 = 0,95 при d = 32 мм; (А6)1 = 0,81 при h 1 = 76 мм; (А6)2 = 0,93 при h = 171 мм.
Для примера 2: (А)1 = 0,75 × 1,29 × 1,82 × 1,5 × 0,95 × 0,81 = 2,03;
для примера 3: (А)2 = 0,75 × 1,2 × 1,45 × 3 × 0,95 × 0,93 = 3,45
8 . Проверяется условие (23) (А < Атр):
для примера 2: (Атр)1 = 9,8/3,6 = 2,7; 2,03 < 2,7.
Условие ( 23) выполнено, расчет окончен. Для примера 3: (Атр)2 = 5/3,6 = 1,38; 3,45 < 1,38.
Условие ( 23) не выполнено. Температура на поверхности пола недостаточна, требуется уменьшить шаг раскладки труб.
9 . Для примера 3 максимально изменяется шаг раскладки труб. Минимальный шаг раскладки труб диаметром d = 32 мм стальных змеевиков равен S = 250 мм. При ( S )2 = 250 мм (А4)2 = 1,5. Тогда (А)2 = 3,45/3 × 1,5 = 1,73.
10 . По формуле ( 21 ) определяется удельная тепловая нагрузка на систему при (К3)2 = 0,90 ( S = 250 мм)
q оп2 = к q эт = 1,163 × 0,78 × 1,0 × 0,90 × 1,05 × 1,1 × 500 = 525 Вт/м2 [450 ккал/(м2 × ч)].
11 . Из формулы ( 16 ) определяется необходимая температура поверхности пола t п , ° С:
t п = 525 × 0,011/1,163 × 0,73 = 6,75 ° С
12 . Определяется коэффициент (Атр)2 по формуле ( 23 ):
(Атр)2 = 6,75/3,6 = 1,87.
13 . Проверяется условие (23): 1,73 < 1,87
Условие ( 23) выполнено, расчет закончен.
Пример 5 . Для условий примера 4 задан шаг рас кладки труб S = 280 мм вместо температуры поверхности пола. Необходимо определить требуемое термическое сопротивление пола R тр1 (м2 × ° С)/Вт [(м2 × ч × ° С)/ккал], а также среднюю и минимальную температуру поверхности пола t п и tmin .
Исходные данные: удельная тепловая нагрузка на обогреваемый пол q оп = 755 Вт/м2 [(650 ккал/(м2 × ч)]; коэффициенты К1 = 0,78 (при t н = -8 ° С); К2 = 1,15 (при t тн = 80 ° С); К4 = 1,04 (при d = 32 мм); К5 = 1,1 (при d = 32 мм, h = 171 мм).
Определяются следующие величины:
1 . Коэффициент К3 по графику на рис. 10
К3 = 0,82 при S = 280 мм
2 . Теплоотдача «эталонного» пола, q эт ккал/м2 ч, по формуле ( 21 ):
q эт = 755/0,78 × 1,15 × 0,82 × 1,04 × 1,1 = 9 10 Вт/м2 [780 ккал/(м2 × ч)]
3 . Требуемое термическое сопротивление R тр пола, м2 × ° С/Вт [(м2 × ч × ° С)/ккал] по графику рис. 8 :
R тр = 0,089 (м2 × ° С)/Вт [0,104 (м2 × ч × ° С)/ккал].
4 . Средняя температура поверхности пола по формуле (18): t п = 80 - 650 × 0,104 = 13,5 ° С.
5 . Коэффициенты А1 - А6 по графикам рис. 12 и 13 , и А по формуле (22): А1 = 0,75 (при t н = -8 ° С);
А2 = 1,29 (при t тн = 80 ° С); А3 = 1,78 (при R тр = 0,104 м2 × ч × ° С/ккал); А4 = 1,9 (при S = 280 мм); А5 = 0,95 (при d = 32 мм); А6 = 0,81 (при S = 76 мм); А = 0,75 × 1,29 × 1,78 × 1,9 × 0,95 × 0,81 = 2,54
6 . Минимальная температура на поверхности пола по формуле (23): tmin = 13,5/2,64 = 5,1 ° С > 3,6 ° С.
Условие незамерзания воды в процессе испарения выполнено.
Пример 6 . Для условий примера 4 определить расход воды на систему при площади насосной F п = 5520 м2, количестве обогреваемых участков и длину змеевиков.
Исходными данными для расчета являются: тепловая нагрузка на обогреваемый пол, q оп = 755 Вт/м2 [650 ккал/(м2 × ч)]; площадь обогрева F п = 5520 м2; температура теплоносителя в подающей и обратной магистралях t под = 90 ° С, t обр = 70 ° С; располагаемый перепад давления в системе - 120 кПа (12 м вод. ст.).
Определяются следующие величины:
1 . Расчетный расход воды G , кг/ч, по формуле ( 25 ):
G = 0,05 × 650 × 5520 = 179,4 × 103 кг/ч.
2 . Оптимальная скорость воды в змеевике W опт , м/с, по графику рис. 14 при q оп = 755 Вт/м2 [650 ккал/(м2 × ч)] и D h = 10 м вод. ст.
W опт = 0,8 м/с.
3 . Расход воды в системе G у , кг/ч, при W опт = 0,8 м/с, d = 32 мм по формуле ( 31 )
Gy = 2,9 × 103 × 0,8 = 2,33 × 103 кг/ч.
4 . Количество систем обогрева n , сист., при стальных змеевиках по формуле ( 33 ):
n = (179,4 × 103)/(2,33 × 103) = 78 сист.
5 . Площадь участка пола, обогреваемого одной системой, F у , м2, по формуле ( 35 ) или по графику рис. 15: F у = 5520/78 = 71 м2.
Принимаем участки, размером 12 ´ 6 м2, тогда F у = 72 м2, n = 77 шт., W опт = 0,81 м/с, D h = 105 кПа (10,5 м вод. ст.).
6 . Длина змеевика l , м, для одной системы по формуле ( 37 ) при S = 280 мм или по графику рис. 15 .
l = 72/0,28 = 257 м.
7 . Потери давления в змеевике D h , кПа (м вод. ст.) по формуле ( 40 ): D h = 1,3 × 105 × 0,813/650 = 105 кПа (10,5 м вод. ст.).
8 . Проверяем условие ( 43 ) при D H расп = 12 м вод. ст.
10 ,5 м вод. ст. < 12 м вод. ст.
Условие выполняется, расчет закончен.
Приложение 2
Уровни расположения и размеры проемов и вертикальных ограждений на площадках различных типов
Тип площадок |
Нижний бортик, м |
Нижний проем, м |
Вертикальное ограждение, м |
Верхний проем, м |
Без ограждений |
0,2 - 0,3 |
- |
- |
По всей высоте |
С вертикальными ограждениями |
а) 0,2 - 0,3 |
0,3 |
2,5 |
3,3 |
б) 0,2 - 0,3 |
0,3 - 0,5 |
1,4 |
2,7 - 3,3 |
|
в) 0,2 - 0,3 |
1 |
2,2 - 4,0 |
0,6 |
|
г) 0,2 - 0,3 |
0,6 - 1,8 |
1; 2,2 |
1,8 |
Приложение 3
Значения понижающих коэффициентов при определении расчетного слоя снега, откладывающегося на площадках при снегопаде и метели
Таблица 6 . Коэффициент интенсивности попадания снегопада на площадку различных типов
Тип площадки |
кс |
||
в пл = 6 м |
в пл = 12 м |
в пл = 18 м |
|
Без ограждений |
1 |
0,5 |
0,33 |
С вертикальными ограждениями |
а) 0,33 |
0,17 |
0,11 |
б) 0,3 - 0,4 |
0,15 - 0,2 |
0,1 - 0,13 |
|
в) 0,07 - 0,1 |
0,04 - 0,05 |
0,02 - 0,04 |
Таблица 7 . Коэффициент снегозадержания у препятствий при метелях различных типов Кот = 1 - (Кбор + 0,5Коб + Кво)
Тип площадки |
Поземки |
Низовые метели |
Общие метели |
|||||||||
Кбор |
Коб |
Кво |
Кот |
Кбор |
Коб |
Кво |
Кот |
Кбор |
Коб |
Кво |
Кот |
|
Без ограждений |
0,985 |
0,009 |
- |
0,011 |
0,95 |
0,016 |
- |
0,042 |
0,856 |
0,046 |
- |
0,12 |
С вертикальными ограждениями |
0,985 |
0,009 |
0,096 |
0,005 |
0,95 |
0,016 |
0,033 |
0,01 |
0,856 |
0,046 |
0,098 |
0,023 |
Приложение 4
Повторяемость снегопадов, температуры наружного воздуха и скорости ветра при снегопадах
Район завода |
Снегопад |
Метель |
Повторяемость по месяцам |
|||||||||||||||
интенсивность jc , м/ч |
время, t с , ч |
интенсивность j м , м3/мч |
XI |
ХП |
1 |
|||||||||||||
n , |
, |
, |
t ср. мес , ° С |
KXI |
n , |
, |
, |
t ср. мес , ° С |
KXII |
n , |
, |
, |
t ср. мес , ° С |
KI |
||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
19 |
Горький |
0,027 |
3,8 |
0,5 |
- |
- |
5,1 |
-3,2 |
- |
6 |
-8 |
5,1 |
-9,2 |
0,033 |
4 |
-12 |
4,3 |
-12 |
0,054 |
57 |
7 |
57 |
14 |
13,2 |
||||||||||||||
Кириши |
0,014 |
16,25 |
0,27 |
2 |
-2 |
5,5 |
-2,3 |
0,033 |
3 |
-5 |
6,5 |
-7 |
0,036 |
4 |
-10 |
4,3 |
-9,7 |
0,038 |
15 |
61 |
8 |
61 |
8 |
15,3 |
|||||||||||||
Куйбышев |
0,022 |
6,25 |
0,33 |
7 |
-4 |
5,4 |
-4,1 |
0,08 |
10 |
-10 |
5,4 |
-10,7 |
0,152 |
7 |
-14 |
4,2 |
-13,8 |
0,0134 |
34 |
44 |
12 |
44 |
6 |
15,8 |
|||||||||||||
Москва |
0,012 |
8 |
0,1 |
- |
- |
4,9 |
-2,2 |
- |
6 |
-8 |
4,9 |
-7,6 |
0,171 |
4 |
-10 |
4,2 |
-10,2 |
0,029 |
51 |
8 |
51 |
17 |
13,5 |
||||||||||||||
Омск |
0,01 |
10,5 |
0,2 |
4 |
-5 |
5,1 |
-8,9 |
0,01 |
2 |
-17 |
5,1 |
-16,5 |
0,08 |
- |
- |
4,5 |
-19,2 |
- |
23 |
57 |
6 |
57 |
14,2 |
||||||||||||||
Пермь |
0,022 |
6,25 |
0,17 |
7 |
-5 |
6,2 |
-6,6 |
0,048 |
10 |
-10 |
5,2 |
-12,9 |
0,07 |
7 |
-14 |
3,9 |
-15,1 |
0,032 |
18 |
61 |
19 |
61 |
14 |
14,6 |
|||||||||||||
Рязань |
0,012 |
8 |
0,17 |
- |
- |
7,3 |
-2,6 |
- |
5 |
-7 |
7,3 |
-8,2 |
0,025 |
6 |
-12 |
3,7 |
-11,1 |
0,099 |
55 |
8 |
55 |
34 |
20,2 |
||||||||||||||
Тобольск |
0,01 |
12,25 |
0,36 |
6 |
-6 |
6,3 |
-9,3 |
0,124 |
2 |
-16 |
5,5 |
-16,4 |
0,014 |
1 |
-20 |
6,3 |
-18,5 |
0,006 |
16 |
65 |
8 |
69 |
8 |
13,7 |
|||||||||||||
Уфа |
0,022 |
6,25 |
0,5 |
7 |
-3 |
5,5 |
-5,9 |
0,009 |
10 |
-11 |
5,5 |
-11,2 |
0,034 |
7 |
-16 |
5,5 |
-14,6 |
0,035 |
25 |
70 |
11 |
70 |
19 |
14,3 |
|||||||||||||
Ярославль |
0,012 |
8 |
0,4 |
2 |
3 |
5,5 |
-3,2 |
0,028 |
5 |
-9 |
5,5 |
-8,9 |
0,05 |
6 |
-14 |
5,5 |
-11,6 |
0,04 |
21 |
53 |
16 |
53 |
13 |
15,9 |
Продолжение прил. 4
Район завода |
Повторяемость по месяцам |
|||||||||||||
II |
III |
Годовая |
К расч. |
|||||||||||
n , с/мес |
|
|
t ср. мес |
KII |
n |
|
|
t ср. мес |
KIII |
, с/год |
, 1/год |
, 1/год |
Расчетный мес. |
|
Горький |
4 |
-11 |
5,1 |
-11,6 |
0,043 |
3 |
-5 |
5,1 |
-5,6 |
0,048 |
17 |
86 |
57 |
0,054 - I |
15 |
57 |
21 |
57 |
|||||||||||
Кириши |
2 |
-9 |
5,5 |
-9,4 |
0,018 |
3 |
-3 |
5,5 |
-5 |
0,012 |
15 |
62 |
61 |
0,038 - I |
8 |
61 |
23 |
61 |
|||||||||||
Куйбышев |
4 |
-12 |
5,4 |
-13 |
0,018 |
6 |
-6 |
5,4 |
-6,8 |
0,04 |
36 |
86 |
44 |
0,152 - Х II |
13 |
44 |
18 |
44 |
|||||||||||
Москва |
4 |
-8 |
4,9 |
-6,6 |
0,048 |
3 |
-4 |
4,9 |
-4,7 |
0,08 |
17 |
100 |
51 |
0,171 - Х II |
17 |
51 |
37 |
51 |
|||||||||||
Омск |
4 |
-18 |
5,1 |
-17,8 |
0,03 |
1 |
-10 |
5,1 |
-11,8 |
0,022 |
17 |
94 |
57 |
0,08 - Х II |
12 |
57 |
30 |
57 |
|||||||||||
Пермь |
4 |
-13 |
5,2 |
-13,4 |
0,008 |
6 |
-7 |
5,2 |
-7,2 |
0,07 |
35 |
100 |
62 |
0,07 - Х II |
6 |
61 |
41 |
61 |
|||||||||||
Рязань |
2 |
-9 |
7,3 |
-10,4 |
0,01 |
3 |
-5 |
7,3 |
-7,3 |
0,08 |
19 |
100 |
55 |
0,099 - I |
8 |
55 |
25 |
55 |
|||||||||||
Тобольск |
2 |
-13 |
5,5 |
-16,1 |
0,012 |
1 |
-11 |
5,5 |
-9,2 |
0,02 |
13 |
92 |
65 |
0,124 - XI |
8 |
69 |
22 |
69 |
|||||||||||
Уфа |
4 |
-8 |
5,5 |
-13,7 |
0,03 |
6 |
-8 |
5,5 |
-7,4 |
0,03 |
36 |
96 |
70 |
0,035 - I |
15 |
70 |
19 |
70 |
|||||||||||
Ярославль |
2 |
-12 |
5,5 |
-11,5 |
0,016 |
3 |
-5 |
5,5 |
-6,2 |
0,009 |
19 |
84 |
53 |
0,05 - Х II |
13 |
53 |
4 |
53 |
Список литературы
1 . СНиП 2.01.01-82 . Строительная климатология и геофизика. М.: Стройиздат, 1983.
2 . СНиП II.В-8-71. Полы. Нормы проектирования. М.: Стройиздат, 1971.
3 . Инструкция по применению полиэтиленовых труб в системах панельного отопления. ВНИИГС, Минмонтажспецстроя СССР, Л., 1979.
4 . Справочник по теплоснабжению и вентиляции. Киев, Госстройиздат, 1959, 620 с.
5 . Инструкция по проектированию опускных колодцев в тиксотропной рубашке. СН 476-75. М.: Стройиздат, 1976.
6 . Михель В.М., Руднева А.В., Липовская В.И. Переносы снега при метелях и снегопадах на территории СССР. Л.: Гидрометеоиздат, 1969, 215 с.
7 . Павлов А.В. Теплообмен промерзающих и протаивающих грунтов с атмосферой. М.: Наука, 1965, 250 с.
8 . Справочник проектировщика. Под ред. И.Г. Староверова, ч. 1. М.: Стройиздат, 1977. 500 с.
СОДЕРЖАНИЕ
1. Общие положения . 2 2. Требования к обогреваемым полам и их конструктивные решения . 3 3. Размещение нагревательных трубопроводов и подготовка к бетонированию .. 6 4. Расчет систем обогрева полов открытых площадок . 7 Общие положения . 7 Определение расчетных параметров климата в районе расположения площадки . 7 Определение расчетной температуры поверхности пола . 8 Определение тепловой нагрузки на систему . 10 Теплотехнический расчет системы .. 11 Гидравлический расчет системы обогрева . 15 Приложение 1 . Примеры расчета . 18 Приложение 2 . Уровни расположения и размеры проемов и вертикальных ограждений на площадках различных типов . 23 Приложение 3 . Значения понижающих коэффициентов при определении расчетного слоя снега, откладывающегося на площадках при снегопаде и метели . 23 Приложение 4 . Повторяемость снегопадов, температуры наружного воздуха и скорости ветра при снегопадах . 24 Список литературы .. 26 |