Расчет систем газового лучистого отопления производственных помещений
При определении установочной мощности и проектировании систем обогрева помещений ГИГ появляется необходимость решить задачи, которые не возникают при проектировании конвективного, панельно-лучистого отопления, связанные с особенностями теплообмена как помещения с системой обогрева, так и человека с помещением и с системой обогрева. Вопросы теплообмена при панельно-лучистом отоплении достаточно подробно рассмотрены в работах В. И. Богословского [7, 8], А. Мачкаши {37], А. Миссена- ра {39]. Что же касается систем газового лучистого обогрева, то вопросы тепло- и массообмена не получали должного рассмотрения и комплексного решения в силу сложности протекаемых при этом процессов и удовлетворительного эффекта работы систем обогрева, рассчитанного на основании данных и методов, приведенных в разделе 4.1.
Системы газового лучистого отопления с ГИГ отличаются от всех других отопительных систем особенностями применяемых в них отопительных приборов. Излучающие горелки имеют относительно малую поверхность излучения. Так, серийно выпускаемая горелка ГИИВ-2, поверхность излучения которой состоит из 20 плиток, имеет площадь излучающего насадка «0,06 м2. В практике проектирования в эксплуатации лучистых систем отопления с ГИГ редко приходится применять горелки, площадь излучающего насадка которых превышала бы приведенную для ГИИВ-2. Температура же излучающей поверхности находится в пределах 800— 900 °С.
Характер теплообмена в системе ГИГ — ограждающие конструкции н тепловые потери помещения будут изменяться при различном расположении горелок в отапливаемом помещении и существенно зависеть от организации воздухообмена. Комфортные условия в помещении в большей степени зависят от количества теплоты, получаемой непосредственно человеком, в меньшей степени от температуры внутренних поверхностей ограждений и воздуха в помещении. Указанные выше факторы необходимо учитывать при расчете тепловой мощности системы.
При расчете систем газового лучистого отопления необходимо определять тепловые потери отапливаемого помещения, температуры воздуха и внутренних поверхностей ограждающих конструкций, состав воздушной среды, число и характеристики горелок. Кроме того, следует выявить характер распределения лучистой энергии в обогреваемом помещении, создать требуемое равномерное распределение тепловых потоков по площади пола и определить соответствие системы обогрева гигиеническим требованиям.
В. Н. Богословский предложил систему балансовых уравнений, с помощью которых описал процесс тепло- и массообмена, протекающий в отапливаемом помещении [7, 8]. Число этих уравнений зависит от условий постановки задачи. Теплофизический расчет здания методом балансовых уравнений нашел развитие в работе [4]. Использовав накопленный опыт расчета и проектирования систем лучистого отопления с применением ГИГ и теоретические предпосылки [7, 8, 65], рассмотрим, как определяется мощность систем лучистого обогрева.
При расчете установочной мощности системы необходимо учитывать комфортную и фактическую интенсивность облученности человека, а также тепловой баланс помещения. Так, А. Е. Ковалев, рассчитавший необходимый тепловой поток для поддержания оптимального, комфортного, состояния человека, получил несколько отличную от приведенных выше формулу комфортной облученности, связав фактические и комфортные параметры среды [27]:
В качестве оптимальных tB и vH принимают нормируемые ГОСТ 12.1.005—76 «Воздух рабочей зоны» для конвективных систем отопления.
Фактическая облученность человека в помещении или на обогреваемой площадке определяется по формуле
Точно определить первоначальные тепловые потери невозможно, так как они зависят от числа и мощности излучающих горелок, схемы их размещения, что влечет за собой изменение температуры внутренних поверхностей ограждений и температуры воздуха в помещении, т. е. приводит к изменению результирующей температуры помещения. Происходит это потому, что от конструктивных особенностей схемы размещения излучателей зависят коэффициенты облученности поверхностей ограждений. При этом температурные параметры помещения, в частности средневзвешенная лучистая (радиационная) температура помещения tn.cР, определяются числом горелок. Это видно, если преобразовать выражение (4.10), заменив сумму произведений произведением число излучающих горелок, шт.:
Изменение характера теплообмена следует учитывать при определении тепловых потерь. Так, если ограждения не облучаются, то их тепловые потери можно найти с помощью коэффициента теплопередачи К, а если обогреваются, то с помощью неполного коэффициента теплопередачи — К, который выражается зависимостью
Рассчитав по формуле (4.27) радиационную мощность Q« или общую тепловую мощность системы обогрева: Qc=CWiir, найдем требуемое число горелок пг в системе, предварительно задавшись их единичной мощностью Qr:
Разместим их в помещении в соответствии с теплотехническими и гигиеническими требованиями (см. раздел 4.4). После чего проверим систему обогрева на удовлетворение условий (4.21) и (4.22). Методом последовательных приближений, коррелируя число горелок и схему их размещения, которая позволяет создать необходимые температурные параметры и интенсивность облученности в помещении, на основании решения уравнений теплового баланса (4.29) находим оптимальную конструкцию системы обогрева.
Уравнение теплового баланса теплотеряющего ограждения
