Краткий исторический обзор развития науки и техники отопления.
Предмет курса.
Отопление – обогрев помещений с целью возмещения в них тепловых потерь и поддержания устанавливаемой нормами или другими требованиями температуры воздушной среды.
Отопление – один из видов инженерного оборудования здания и в тоже время отрасль строительной техники, т.к. монтаж стационарной отопительной установки производится по мере возведения здания и ее элементыувязываются со строительными конструкциями и сочетаются с интерьеромпомещения.
Научные основы отопительной техники базируются на положенияхфизики, химии, гидравлики, аэродинамики, термодинамики, тепломассообмена.
Отопление как курс связан с дисциплинами:вентиляцией, кондиционированием воздуха, теплоснабжением, теплогенерирующими установками, газоснабжением, общестроительной техникой ит.д. Причем развитие общестроительной техники оказывает определяющеевлияние на развитие отопления. Можно привести такой пример: в 60-х годах прошлого столетия стали строиться здания со сплошным остеклением,в которых отсутствовали проемы между окнами. В этих проемах обычно
прокладывались стояки распространенных в то время вертикальных систем водяного отопления. Отопительная техника отреагировала на изменение в архитектурно-строительной части здания следующим образом: взданиях со сплошным остеклением стали устраивать горизонтальные системы водяного отопления, которые до этого применялись для отоплениятолько одноэтажных зданий.
Значение отопления в климатических условиях Республики Беларусьочень велико. Одним из показателей степени суровости климата являетсязначение градусо-суток, т.е. произведение числа суток действия отопленияна разность внутренней и наружной температур, среднее в течение этоговремени. Это число для г. Полоцка равно 4100 градусо-суткам, а для Туркмении – 850.
Перспективы развития отопительной техники в РБ.
Перспективное развитие отопительной техники связано с развитиемэнергетики.
Ведущие специалисты в области отопления в СССР считали, что вбудущем широкое распространение получит электрическое отопление. Но возниклиопределенные проблемы, связанные с аварией на Чернобыльской АЭС, повреждением Армянской АЭС в результате землетрясения в 1988 г. Послеаварии на ЧАЭС развернулись протесты населения против строительстваатомных электростанций.При строительстве мощных ГЭС происходит затопление большойплощади пахотных земель, наблюдается гибель рыбы.ТЭЦ в процессе работы выбрасывают большое количество вредныхдымовых газов, загрязняющих окружающую среду.Поэтому в перспективе возможны и другие пути развития отопительной техники.
В настоящее время Республика Беларусь по разным оценкам удовлетворяет потребность в топливе за счет собственных источников лишь на15 – 20 % (бурый уголь, торф, дрова). Чтобы снизить количество импортируемого топлива в стране осуществляются следующие мероприятия:
- активное энергосбережение во всех отраслях промышленности,сельском хозяйстве
- использование нетрадиционных и возобновляемых источников
энергии(использование энергии Солнца )
Второй источник нетрадиционной энергии – подземные горячие воды. В стране имеются запасы геотермальных вод в Брестской, Гомельскойобластях и Оршанской впадине. Пробурено большое количество скважин,оценены запасы этих вод. Они являются перспективными. В настоящеевремя уже началось использование этого источника энергии. Принято решение о строительстве первой в Беларуси станции геотермального теплоснабжения в Брестской области.
Следующий нетрадиционный источник энергии – ветер. Для работыветродвигателя считается, что среднегодовая скорость ветра должна быть впределах от 8 до 20 м/с. Среднегодовая скорость ветра на высоте 10 м отповерхности Земли для г. Минска составляет 3,6 м/с. В районе окружнойдороги г. Минска построена ветроустановка роторного типа мощностью100 кВт.
Тепловой баланс помещения.
Составить тепловой баланспомещения – это значит выявить всестатьи расхода теплоты (теплопотери) и теплопоступления (тепловыделения).
Система отопления должна компенсировать следующие статьи расхода теплоты:
а) теплопотери через ограждения;
б) расход теплоты на нагревание холодного наружного воздуха, поступающего в помещение через неплотности в строительных огражденияхза счет инфильтрации;
в) расход теплоты на нагревание холодных материалов, оборудования и транспортных средств.
Тепловой баланс помещения может быть записан в виде уравнения.
Пусть в условном помещении будут следующие статьи расхода теплоты и теплопоступления: потери теплоты через ограждения Q, Вт; расходтеплоты на нагревание инфильтрующегося воздуха Qi, Вт; теплопоступления от людей Qл, Вт; теплопоступления от источников искусственного освещения Qо, Вт.
При составлении уравнения теплового баланса условно считается, что
статьи расхода теплоты отрицательны, а теплопоступления положительны.
Для условного помещения уравнение теплового баланса можно записать в следующем виде:
где ΔQ – результирующая теплового баланса, Вт.
Если ΔQ получается со знаком «+», считают, что тепловой баланспомещения положителен, и отопление его предусматривать не следует,если со знаком «–» – тепловой баланс отрицателен, и необходимо отопление.
Тепловой баланс составляется для трех расчетных периодов: холодного, переходного, теплого.
Расчетной температурой наружного воздуха для холодного периодагода является средняя температура наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92; для переходного – +8 оС.
Добавочные потери теплоты.
Добавочные потери теплоты учитывают влияние на теплопотерифакторов, которые не были учтены формулой для подсчета основных теплопотерь через ограждение. Добавочные потери теплоты исчисляются вдолях единицы.
Различают следующие виды добавочныхтеплопотерь:
а) на ориентацию ограждения по сторонам света, учитывающую интенсивность облучения Солнцем ограждений, имеющих разную ориентацию по сторонам света. Принимаются при расчете теплопотерь в помещениях любого назначения: через наружные вертикальные и наклонные (вертикальная проекция) стены, двери и окна, обращенные на север, восток,
северо-восток и северо-запад – 0,1, на юго-восток и запад – 0,05, на юг июго-запад – 0;
б) на наличие в помещение двух или более наружных стен, имеющихразную ориентацию по сторонам света, которые учитывают понижение радиационной температуры в помещениях с развитой поверхностью наружных ограждений. В общественных, административных, бытовых и производственных помещениях при расчете теплопотерь через наружные вертикальные и наклонные (вертикальная проекция) стены, двери и окна – 0,05;
в) на нагревание холодного воздуха, поступающего через наружныедвери, не оборудованные воздушными или воздушно-тепловыми завесами,при высоте зданий Н, м, от средней планировочной отметки земли до верхакарниза, центра вытяжных отверстий фонаря или устья шахты:
0,2Н – для тройных дверей с двумя тамбурами между ними;
0,27Н – двойных дверей с тамбуром между ними;
0,34Н – двойных дверей без тамбура;
0,22Н – одинарных дверей;
г) на нагревание холодного воздуха, поступающего через наружныеворота, не оборудованные воздушными и воздушно-тепловыми завесами:при отсутствии тамбура – 3, при наличии тамбура у ворот – 1;
д) в помещениях (при типовом проектировании) через стены, дверии окна, обращенные на любую из сторон света: при одной наружной стене– 0,08; в угловых помещениях – 0,13, во всех жилых помещениях – 0,13 независимо от количества наружных стен.
Дежурное отопление.
Под дежурным отоплениемпонимается отопление, устраиваемое впомещениях, когда они не используются и в нерабочий период. Необходимость поддерживать в помещении некоторые положительные температурывызвано, главным образом, наличием гидравлического хозяйства, т.е. водопровода, который может замерзнуть.
При дежурном отоплении в помещении поддерживается температуравоздуха 5 оС. При обосновании эта температура может быть и выше. Нормируемая температура должна быть восстановлена к началу использованияпомещения или началу работы.
В качестве системы дежурного отопления рекомендуется использовать основные, т.е. функционирующие в рабочий период, системы отопления при уменьшении их теплопередачи тем или иным способом.
Самостоятельные системы дежурного отопления допускается проектировать при экономическом обосновании.
В неотапливаемых зданиях для поддержания температуры воздуха,соответствующей технологическим требованиям, в отдельных помещениях, а также на временных рабочих местах при наладке и ремонте оборудования следует предусматривать местное отопление.
Предмет курса.
Отопление – обогрев помещений с целью возмещения в них тепловых потерь и поддержания устанавливаемой нормами или другими требованиями температуры воздушной среды.
Отопление – один из видов инженерного оборудования здания и в тоже время отрасль строительной техники, т.к. монтаж стационарной отопительной установки производится по мере возведения здания и ее элементыувязываются со строительными конструкциями и сочетаются с интерьеромпомещения.
Научные основы отопительной техники базируются на положенияхфизики, химии, гидравлики, аэродинамики, термодинамики, тепломассообмена.
Отопление как курс связан с дисциплинами:вентиляцией, кондиционированием воздуха, теплоснабжением, теплогенерирующими установками, газоснабжением, общестроительной техникой ит.д. Причем развитие общестроительной техники оказывает определяющеевлияние на развитие отопления. Можно привести такой пример: в 60-х годах прошлого столетия стали строиться здания со сплошным остеклением,в которых отсутствовали проемы между окнами. В этих проемах обычно
прокладывались стояки распространенных в то время вертикальных систем водяного отопления. Отопительная техника отреагировала на изменение в архитектурно-строительной части здания следующим образом: взданиях со сплошным остеклением стали устраивать горизонтальные системы водяного отопления, которые до этого применялись для отоплениятолько одноэтажных зданий.
Значение отопления в климатических условиях Республики Беларусьочень велико. Одним из показателей степени суровости климата являетсязначение градусо-суток, т.е. произведение числа суток действия отопленияна разность внутренней и наружной температур, среднее в течение этоговремени. Это число для г. Полоцка равно 4100 градусо-суткам, а для Туркмении – 850.
Краткий исторический обзор развития науки и техники отопления.
Возникновение отопительной техники в ее наиболее примитивной форме уходит корнями в далекое прошлое.
Первые печи, сделанные из глины иливыложенные из булыжника, появились еще в каменном веке. Топились онипо-черному. Такие«обогреватели» существовали в течение многих тысячелетий.
Предвестником более организованных методов отопления была обыкновенная древесно-угольная жаровня, представлявшая собой металлический сосуд, в котором сжигался древесный уголь.Подобный методполучил широкое распространение иочень долго служил людям.
Более организованный способ отопления зданий существовал в последних столетиях до нашей эры. Это огневоздушные системы отопления сподпольными каналами, изобретенные, видимо, римлянами. Такие системы носили греческое название «хюпокаустум», т.е. снизу согретый. Хюпокаустум представляла собой сеть подпольных каналов, имевших вне помещения топливник, в котором сжигался древесный уголь. Продукты сгорания поступали в отапливаемые помещения.
Позднее появилась система подпольно-канального отопления. Посуществу, ее и следует считать прообразом современного печного отопления. При таком способе впервые использовалась нагретая поверхность дымохода. Появление каминов и отопительных печей с дымовымитрубами – еще один шаг к улучшению санитарно-гигиенических показателей печного отопления.
В 1487 – 1491 гг. Грановитая Палата Московского Кремля былаоборудована воздушно-панельной системой отопления. В помещенияхнижнего этажа ставились кирпичные или изразцовые печи с насаднымитрубами и железным затвором на чердаке или под потолком помещенияверхнего этажа. Ниже затвора устраивался «душник», который открывался после окончания топки. Воздушно-панельное отопление получилоширокое распространение в странах Западной Европы. Здесь его называли «Русская система».
В 1640 г. в Англии произошла промышленная революция, после которой началось бурное развитие промышленности. Стали строиться здания,большие по площади. Печное отопление перестало удовлетворять требованиям, предъявляемым к отоплению подобных зданий. Первая система водяного отопления с естественной циркуляцией появилась в 1675 г. (Англия),первая система парового отопления – в 1745 г. (Англия), первая система водяного отопления с насосной циркуляцией – в 1831 г. (Англия).
Отопительная техника во время существования СССР получила определенное развитие. Генеральным направлением рационального расходования топлива была выбрана теплофикация – комбинированная выработкаэлектрической и тепловой энергии с развитием централизованного теплоснабжения. В качестве теплоносителя системы централизованного теплоснабжения была принята вода.Одновременно на развитие отопительной техники повлияло развитиеобщестроительной техники. Переход на строительство зданий в 4 – 5 этажейвместо 2 – 3 обусловил необходимость разработки методов расчета однотрубных систем водяного отопления и их применения. В 2 – 3-этажных зданиях монтировались двухтрубные системы водяного отопления, которые
не могли применяться в зданиях большей этажности.
Около 50 % стоимости системы водяного отопления приходится наотопительные приборы. На них расходуется большая часть металла, поэтому были проведены работы по созданию менее металлоемких отопительных приборов – конвекторов и стальных радиаторов – вместо распространенных повсеместно чугунных радиаторов.