Отоплителни и слънчеви термични инсталации

Основни цели при проектирането на отоплителни инсталации

Основната цел при проектирането на сградите е защита на хората и имуществото от резките въздействия на природните фактори като студ, жега, дъжд, вятър и др. Определено съществуват такива микроклиматични условия с диапазон, който обитателите предпочитат, както в условия на труд, така и при почивка.

При всички условия на работа, отдихът и възстановяването на силите протича в жилищата. Поради това микроклиматът в тях трябва да бъде такъв, че възстановителните процеси в организма да протичат на най-оптимално равнище, а функциите на топлорегулация, подобно на всяка друга, да се намират в състояние на покой или най-малка активност.

Състоянието на комфорта се определя от много фактори – температурни, влажностни, въздушни потоци, акустически, вибрации и колебания на сградите, механически усещания, обоняние и дишане, зрителни, влияние на цветовете, хигиенни фактори, безопасност, особени фактори /напр. слънчеви лъчи, йонизация, кондензация на вредности и миризми/, групови поведения, фактори от ежедневния живот, влияние на неочаквани опасности, икономически фактори.

От техническа гледна точка важни са факторите, поддаващи се на управление, в частност, свързани с топлоусещането:

• температура на въздуха, нейното разпределение и изменение в пространството и времето;
• относителна влажност на въздуха;
• скорост на въздушния поток;
• температура, топлоотдаване и терморегулация на човешкото тяло;
• топлоизолираща способност на облеклото, неговата паропропускливост.

Последните два фактора са свързани с възможностите за приспособяване на организма на човека и са важни от гледна точка на поддържането на неговия топлинен баланс. В това особена роля играят:

• способността на човешкото тяло да възпроизвежда топлина, която основно зависи от вида на работата, в известна степен е свързана с възрастта и пола на човека, но от техническа гледна точка е неуправляема;
• топлоотделяне от човешкото тяло, което в голяма степен зависи от облеклото, а така също и от съвместното влияние на посочените технически фактори.

• Различните показатели на микроклимата влияят не поединично, а в съчетание помежду си. Така към показателите на микроклимата се отнасят и такива комплекси, които свързват параметрите на микроклимата в различните комбинации, оказващи значително влияние на топлоусещането:

• температура на въздуха и на околните повърхности;
• температура на въздуха и на околните повърхности и скоростта на въздушния поток;
• температура на въздуха и на околните повърхности, скоростта на въздушния поток и относителната влажност;
• температура на въздуха и относителната влажност.

Необходимо е да се подчертае, че човек не усеща тази температура на въздуха, която се отчита по битовия /наречен още „сух”/ термометър. Температурата, която човек усеща, зависи както от относителната влажност и скоростта на движение на въздуха, така и от топлинното излъчване на обкръжаващите човека сградни повърхности /стени, под, таван/, предметите на обзавеждането, приборите на отоплението и др.

Опитът показва, че комфортно топлоусещане се наблюдава при ефективна температура 17-21°С през зимата и 19-21°С през лятото, а относителната влажност на въздуха трябва да бъде в границите от 30% до 70%.

Важно значение за комфортните условия има разликата в температурите на вътрешните повърхности на околните сградни конструкции /стени, подове, тавани/ и тази на въздуха в помещенията, защото основната част от топлинните загуби на човешкия организъм се осъществява по пътя на излъчването, а то е обусловено от по-ниската температура на ограждащите конструкции.

Отоплителни инсталации и топлинни товари за сгради.

Общи сведения.

Информацията за топлинните товари е необходимо условие при определяне на мощността на системите за отопление и прогнозиране на енергийните разходи. Изборът на системите за отопление се извършва с отчитане на особеностите на сградата:

- предназначение;

- обем;

- етажност;

- начин на изграждане;

- хигиенни изисквания по отношение на параметрите на

   микроклимата;

- вид на топлоизточника и топлоносителя.

Отоплителната инсталация трябва да отговаря на следните условия:

         - да подава необходимото количество топлина във всички отопляеми помещения, независимо от изменението на експлоатационните режими. Това условие може да бъде изпълнено от система, която има достатъчна хидравлична и термична стабилност, т.е. топлинната мощност на свързаните към нея тела се изменя в процеса на централното регулиране пропорционално на топлинните потребности. Нарушаването на работата на инсталацията води до неравномерни изменения на температурата в помещенията. Разрегулирането на условията на изчислителния режим (т.е. началното регулиране) е следствие на лошо избрана  схема или грешно пресмятане, а при променливи условия (т.е. експлоатационно регулиране) зависи от термостабилността на системата и избрания график на регулиране.

Видът на отоплителната инсталация трябва да съответства на конструктивните особености на сградата. За типови сгради в масовото строителство особено значение има унификацията на възлите в елементите, с които се усъвършенства монтажът и подготвителните работи. При изпълнена отоплителни инсталации в съществуващи сгради е много важно да се избягват работите, които биха нарушили нормалната експлоатация на помещенията.

Монтажното регулиране трябва да се сведе до минимум. Теоретически е възможно да се осигурят необходимите дебити за клоновете, щранговете и телата с регулиращи вентили и шибри. Практиката показва, че монтажното регулиране на инсталацията се осъществявя трудно и много рядко се постига поставената цел. Усъвършенстване на схемите на инсталациите и  методите на пресмятането им, позволява да се проектират и изпълняват системи за всякакъв вид сгради, така че да се осигури подходящо топлопредаване от отоплителните тела в границите на практически необходимата точност само чрез избора на нагревните повърхнини и диаметри на тръбите.

Големият обем на строителство и повишените изиксвания към качество на изпълнението налагат да се прилагат системи, позволяващи висока степен на индустриализация при изработването на възлите и детайлите и намаляване на монтажните операции. Проектът за една конструкция е добър, когато наред с техническите предпоставки, осигуряващи нормална работа, са съобразени и методите на нейното построяване  с унифицирани възли и усъвършенстван монтаж по отношение трудопоглъщащите операции.

Необходимо е да се съблюдава и за икономичност на системите, отнасящи се както до капиталовложения, така и до експлоатационни разходи. По време на целия отоплителен период, параметрите на микроклимата трябва да съответстват на функционалното предназначение на помещенията и на хигиенните норми. В сградите с общо предназначение (жилища, общежития, театри,административни сгради и др.) са допустими кратковременни отклонения от изчислителните режими.

Параметри на времето и климата.

Един от факторите за осигуряване на параметрите на микроклимата са външните условия. За благоразположението на човека е необходима определена постоянна температура на обкръжаващата го среда и определена влажност на въздуха, която също трябва да се поддържа постоянна. Така се създават благоприятни условия за труд както и предпазване здравето на човека. Тази задача се осъществява чрез отоплителната (охладителна, вентилационнита и климатична) инсталация, чиято работа зависи от състоянието на атмосферата. Състоянието на атмосферата се мени постоянно и се определя от метеорологичните елементи. За да изпълняват поставените им задачи, отоплителните инсталации трябва да бъдат добре оразмерени. Мощността им зависи от промените в състоянието на атмосферата, а също и от климатичните фактори. Влиянието на външния климат върху  топлинните режими, на огражденията и помещенията е комплексно. То се определя от съвместното действие на:

- температура на външния въздух -  t вн.  Решаващи в случая са минималните температури за съответната област. По тази причина редовно се провеждат най-точни измервания на температурата, като резултатите след това се обработват, за да се получат необходимите минимални, максимални и средни стойности. При надеждна работа на системата за автоматично регулиране, пресмятането с часовите данни за най-суровите зимни условия, ще осигурят устойчиво поддържане на зададените условия. Приемането на данни за по-мека зима ще доведе до отклонения от изчислителните параметри в определени моменти поради недостатъчната топлинна мощност на инсталацията. Най-студеният период от зимата се нарича “случай”. Осигуреността на системата се определя от коефициент на осигуреност - Кос (показва честотата на общия брой на случаите, при които не се допуска отклонение от изчислителните условия);

Количеството топлина, което преминава от вътрешността на отопляваното помещение през външните стени към околния въздух, зависи освен от размерите и вида на стените още и от температурите в помещението и на студения външен въздух. Температурата на атмосферния въздух от своя страна е силно променлива величина не само в течение на годишните сезони, но и в течение на едно денонощие. Необходимо е да се подбере такава температура на външния въздух, която да послужи за изчисление на отоплителната инсталация, така че тя да работи при оптимални технико-икономически показатели. Минималната температура се случва много рядко, а е и много краткотрайна и благодарение на акумулираната от сградите топлина не може да окаже влияние на режима на отоплението.

- скорост на вятъра  Vв;

- посоката на вятъра.

 Ветровете оказват особено силно влияние върху охлаждането на сградите. По тази причина за доброто проектиране на една отоплителна инсталация, трябва да се знае посоката, големината и повтаряемостта на ветровете в дадена област. В метеорологичните станции се извършва непрекъснато наблюдение на ветровете. Получените данни се обработват и систематезират и участват при оразмеряването на отоплителните и др. инсталации.

Оттук следва, че трябва да се избере такава изчислителна външна температура, която се случва сравнително често и продължителността на която е такава, че дава отражение на отоплителния режим.

При някои изчисления допълнително се отчита:

- относителната влажност на въздуха -   jвн.;

- енталпията;

- посоката на дъжда и т.н.

Доказано е с необходимата статистична достоверност, че съществува зависимост между изменението на външната температура и посоката на вятъра. Климатичното съвпадение, т.е. едновременното въздействие на вятъра и  външната тeмпературата, е важен момент в задачата за избора на външната изчислителна температура.