10525

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»

В.И. Бодров, М.В. Бодров, В.Ф. Бодрова, В.В. Сухов

ОТОПЛЕНИЕ

Учебно-методическое пособие

по подготовке к лекциям (включая рекомендации по организации самостоятельной работы) по дисциплине «Отопление» для обучающихся по направлению подготовки 08.03.01. Строительство, профиль Теплогазоснабжение, вентиляция, водоснабжение и водоотведение зданий, сооружений, населенных пунктов

Нижний Новгород ННГАСУ

2016

УДК 697.1

Бодров, В.И. Отопление [электронный ресурс]: учеб.-метод. пос. / В.И. Бодров, М.В. Бодров, В.Ф. Бодрова, В.В. Сухов; Нижегород. гос. архитектур.-строит. ун-т. – Н. Новгород; ННГАСУ, 2016. – 199 с. – 1 электрон. опт. диск (CD-RW)

Ключевые слова: отопление, отопительные приборы, теплоноситель, тепловая мощность, тепловой баланс здания, сопротивление теплопередаче, тепловой контур здания, автоматизированный индивидуальный тепловой пункт

В учебно-методическом пособии изложены устройства и принципы действия наиболее распространенных систем отопления зданий. Приведены приемы конструирования индивидуальных тепловых пунктов, систем парового, воздушного, панельно-лучистого, печного, газового и электрического отопления. В пособии рассматриваются различные системы отопления, их конструирование, схемы применения, проектирование, расчет.

Предназначено для обучающихся в ННГАСУ для подготовки к лекциям (включая рекомендации по организации самостоятельной работы) по дисциплине «Отопление» по направлению подготовки 08.03.01. Строительство, профиль Теплогазоснабжение, вентиляция, водоснабжение и водоотведение зданий, сооружений, населенных пунктов

.

©В.И. Бодров, М.В. Бодров, В.Ф. Бодрова, В.В. Сухов, 2016

©ННГАСУ, 2016

4

9.СИСТЕМЫ ПАРОВОГО ОТОПЛЕНИЯ………………………………………………. 113

9.1.Общие положения……………………………………………………………….. 113

9.2.Схемы и устройство систем парового отопления……………………………... 114

9.3.Оборудование систем парового отопления……………………………………. 116

9.4.Гидравлический расчет паропроводов низкого давления…………………….. 120

9.5. Гидравлический расчет паропроводов высокого давления…………………… 122

9.6.Системы пароводяного отопления……………………………………………… 124

10.ВОЗДУШНОЕ ОТОПЛЕНИЕ…………………………………………………………. 127

10.1.Системы воздушного отопления………………………………………………. 127

10.2. Схемы систем воздушного отопления………………………………………… 129

10.3.Количество и температура воздуха для отопления………………………….. 132

10.4.Местное воздушное отопление………………………………………………... 135

10.5.Отопительные агрегаты………………………………………………………... 136

10.6.Рециркуляционные воздухонагреватели……………………………………… 137

10.7. Центральное воздушное отопление…………………………………………… 138

10.8.Смесительные воздушно-тепловые завесы…………………………………… 139

11.ПАНЕЛЬНО-ЛУЧИСТОЕ ОТОПЛЕНИЕ……………………………………………. 142

11.1.Системы панельно-лучистого отопления…………………………………….. 142

11.2.Температурная обстановка в помещениях при панельно-лучистом отоплении 146

11.3.Конструкции отопительных панелей…………………………………………. 146

11.4.Описание бетонных отопительных панелей………………………………….. 149

11.5. Площадь и температура поверхностей отопительных приборов…………… 154

11.6.Расчет теплопередачи отопительных панелей………………………………... 157

12.ПЕЧНОЕ ОТОПЛЕНИЕ………………………………………………………………... 159

12.1.Характеристика печного отопления…………………………………………... 159

12.5.Конструирование и расчет газоходов теплоемких печей……………………. 169

12.6.Конструирование дымовых труб для печей…………………………………... 170

12.7.Проектирование печного отопления………………………………………….. 172

13.ГАЗОВОЕ ОТОПЛЕНИЕ………………………………………………………………. 174

13.1.Общие сведения………………………………………………………………… 174

13.2.Газовоздушное лучистое отопление…………………………………………... 175

13.3.Газовое лучистое отопление…………………………………………………… 177

14.ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ОТОПЛЕНИЕ……………………………………………………. 179

14.1.Общие сведения………………………………………………………………… 179

14.2.Электрические отопительные приборы………………………………………. 180

15.ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СИСТЕМ ОТОПЛЕНИЯ…………………. 186

15.1.Области применения систем отопления………………………………………. 186

15.2.Условия выбора систем отопления……………………………………………. 191

16.КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБО-

ТЫ…………………………………………………………………………………………… 194

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ………………………………………………………………….. 195

ПРИЛОЖЕНИЕ 1…………………………………………………………………………… 196 ПРИЛОЖЕНИЕ 2…………………………………………………………………………… 197 ПРИЛОЖЕНИЕ 3…………………………………………………………………………… 198

5

ВВЕДЕНИЕ

Дисциплина «Отопление» является профилирующей при подготовке спе-

циалистов по теплогазоснабжению и вентиляции. Ее изучение предусматривает получение фундаментальных знаний по конструкциям, принципам действия и характерным свойствам различных систем отопления, по методам их расчета и приемам проектирования, способам регулирования и управления, перспектив-

ным путям развития данной отрасли строительной индустрии.

Выбор способа отопления в большой мере зависит от особенностей кон-

структивного и архитектурно-планировочного решения зданий, от теплотехни-

ческих свойств его ограждений, т.е. вопросов, которые изучаются в общестрои-

тельных дисциплинах и в дисциплине «Строительная теплофизика».

Отоплением называется искусственное, с помощью специальной уста-

новки или системы, обогревание помещений здания для компенсации теп-

лопотерь и поддержания в них температурных параметров на уровне, опреде-

ляемом условиями теплового комфорта для находящихся в помещении людей или требованиями технологических процессов, протекающих в производ-

ственных помещениях.

Отопление является отраслью строительной техники. Монтаж отопитель-

ной системы производится в процессе возведения здания, ее элементы при про-

ектировании увязываются со строительными конструкциями. Вместе с тем,

отопление – один из видов технологического оборудования. Параметры работы отопительной системы должны учитывать теплофизические особенности кон-

структивных элементов здания и быть увязаны с работой других инженерных систем (вентиляции, кондиционирования воздуха и т.п.).

Отопление зданий начинают при устойчивом (в течение 5 суток) пониже-

нии среднесуточной температуры наружного воздуха до 8 °С и ниже, и закан-

чивают при устойчивом повышении температуры наружного воздуха до 8 °С.

Период отопления зданий в течение года называют отопительным сезоном.

Длительность отопительного сезона устанавливают на основании многолетних

6

наблюдений как среднее число дней в году с устойчивой среднесуточной тем-

пературой наружного воздуха 8 °С.

Состояние отопительной техники, как и любой другой отрасли техники,

определяется уровнем развития производительных сил и характером производ-

ственных отношений общества. О развитии техники отопления в России можно ознакомиться в специальной литературе, например [5]. Следует отметить, что на теплоснабжение гражданских и производственных зданий расходуется более одной трети всего добываемого в нашей стране органического топлива.

Предлагаемый курс лекций разработан на кафедре «Отопление, вентиля-

ция и кондиционирование воздуха» Нижегородского государственного архи-

тектурно-строительного университета (ННГАСУ) в соответствии с действую-

щей типовой программой по курсу «Отопление».

1. ХАРАКТЕРИСТИКА СИСТЕМ ОТОПЛЕНИЯ

1.1. Общие положения

Система отопления – это совокупность взаимосвязанных конструктивных элементов, предназначенных для получения, переноса и передачи теплоты в обогреваемые помещения здания.

Основные конструктивные элементы системы отопления: теплоисточник

(теплогенератор при местном или теплообменник при централизованном теп-

лоснабжении), предназначенный для получения теплоты; теплопроводы (эле-

менты для переноса теплоты от теплоисточника к отопительным приборам);

отопительные приборы (элементы для передачи теплоты в помещение).

Перенос по теплопроводам может осуществляться с помощью жидкой или газообразной среды. Жидкая (вода или специальная незамерзающая жид-

кость – антифриз) или газообразная (пар, воздух) среда, перемещающаяся в си-

стеме отопления, называется теплоносителем.

Расчетная тепловая система отопления выявляется в результате сопостав-

ления теплового баланса в обогреваемых помещениях при расчетной темпера-

туре наружного воздуха – средней температуре наиболее холодной пятидневки

7

tн.р с обеспеченностью kоб = 0,92 (рис. 1.1). Расчетная тепловая мощность в те-

чение отопительного сезона, продолжительностью zо.с, должна использовать-

ся частично при текущей температуре наружного воздуха tн.i и только при tн.р –

полностью.

Требования, предъявляемые к системам отопления:

1)санитарно-гигиенические: поддержание заданной температуры воздуха

ивнутренних поверхностей ограждений помещений во времени при допусти-

мой подвижности воздуха; ограничение температуры поверхности отопитель-

ных приборов; 2) экономические: минимальные капитальные вложения, экономный рас-

ход тепловой энергии при эксплуатации; 3) архитектурно-строительные: компактность; увязка со строительными

конструкциями; 4)производственно-монтажные: минимальное количество унифицирован-

ных узлов и деталей; механизация их изготовления; сокращение ручного труда при монтаже;

5) эксплуатационные: эффективность действия в течение всего периода работы; долговечность, ремонтнопригодность, безотказность; безопасность и бесшумность действия.

Наиболее важны санитарно-гигиенические и эксплуатационные требова-

ния, от которых зависит поддержание заданной температуры в помещениях в течение отопительного сезона.

Классификация систем отопления

Системы отопления подразделяются на местные и центральные.

В местных системах для отопления, как правило, одного помещения все три элемента конструктивно объединяются в одной установке, непосредственно в которой происходит получение, перенос и передача теплоты в помещение.

Примером местной системы отопления являются отопительные печи, кон-

струкции и расчет которых будут рассмотрены далее, а также системы отопле-

ния с использованием электрической энергии.

9

Рис. 1.2. Схема районной системы отопления: 1 – тепловая станция; 2 – местный тепловой пункт; 3 и 5 – подающий и обратный стояки системы отопления; 4 – отопительные приборы; 6 и 7 – наружные подающий и обратный теплопроводы; 8 – циркуляционный насос наружного теплопровода

Используются, как правило, два теплоносителя. Первичный высокотем-

пературный теплоноситель от тепловой станции перемещается по городским распределительным теплопроводам к ЦТП или местным тепловым пунктам зданий и обратно. Вторичный теплоноситель после нагревания в теплообмен-

никах или смешения с первичным поступает по внутренним теплопроводам к отопительным приборам обогреваемых помещений и возвращается в ЦТП или местный тепловой пункт. Первичным теплоносителем обычно служит вода, ре-

же пар или газообразные продукты сгорания топлива. Если, например, первич-

ная высокотемпературная вода нагревает вторичную воду, то такая система центрального отопления называется водоводяной. Аналогично могут существо-

вать водовоздушная, пароводяная, газовоздушная и другие системы централь-

ного отопления. По виду вторичного теплоносителя местные и центральные си-

стемы отопления называют системами водяного, парового, воздушного или га-

зового отопления.

Теплоносители в системе отопления

Теплоноситель аккумулирует теплоту и затем передает ее в обогреваемое помещение. Это подвижная жидкая или газообразная среда: вода, атмосферный