Aquecimento. Livros Aquecimento Projeto de sistemas de aquecimento de água

No livro Skanavi, Makhov – Aquecimento descreve o dispositivo e o princípio de operação vários sistemas aquecimento de edifícios. São fornecidos métodos para calcular a potência térmica de um sistema de aquecimento. Técnicas de projeto, métodos de cálculo e métodos de controle são considerados sistemas modernos aquecimento central e local. São analisadas formas de melhorar os sistemas e economizar energia térmica no aquecimento de edifícios.

O livro Skanavi, Makhov - Aquecimento será útil para estudantes universitários que estudam na direção de "Construção", na especialidade 290700 "Fornecimento e ventilação de calor e gás".

SEÇÃO 1. INFORMAÇÕES GERAIS SOBRE AQUECIMENTO

CAPÍTULO 1. CARACTERÍSTICAS DOS SISTEMAS DE AQUECIMENTO
§1.1. Sistema de aquecimento……………………………………………………………………………………18
§ 1.2. Classificação dos sistemas de aquecimento………………………………………………………………..20
§ 1.3. Refrigerantes em sistemas de aquecimento……………………………………………………..22
§ 1.4. Principais tipos de sistemas de aquecimento………………………………………………………………..26

CAPÍTULO 2. POTÊNCIA TÉRMICA DO SISTEMA DE AQUECIMENTO
§ 2.1. Equilíbrio térmico da sala………………………………………………………………………………..30
§ 2.2. Perda de calor através dos compartimentos da sala…………………………………………..31
§ 2.3. Perda de calor para aquecimento do ar exterior infiltrante………..37
§ 2.4. Contabilização de outras fontes de entrada e despesas de calor…………………………….41
§ 2.5. Determinação da potência térmica estimada do sistema de aquecimento………………….42
§ 2.6. Específico desempenho térmico edifícios e cálculo da necessidade de calor para
aquecimento de acordo com indicadores agregados………………………………………………………….43
§ 2.7. Custos anuais de calor para aquecimento de edifícios…………………………………………………….46

SEÇÃO 2. ELEMENTOS DE SISTEMAS DE AQUECIMENTO

CAPÍTULO 3. PONTOS DE AQUECIMENTO E SEUS EQUIPAMENTOS
§ 3.1. Fornecimento de calor a um sistema de aquecimento de água……………………………………………………..49
§ 3.2. Ponto térmico do sistema de aquecimento de água…………………………………………………………51
§ 3.3. Geradores de calor para sistema local aquecimento de água…………………………56
§ 3.4. Bomba de circulação sistemas de aquecimento de água………………………………..61
§ 3.5. Instalação de mistura para sistema de aquecimento de água………………………………….68
§ 3.6. Tanque de expansão sistemas de aquecimento de água ………………………………………………………73

CAPÍTULO 4. APARELHOS DE AQUECIMENTO
§ 4.1. Requisitos para dispositivos de aquecimento………………………………..80
§ 4.2. Classificação dispositivos de aquecimento………………………………………………………82
§ 4.3. Descrição dos dispositivos de aquecimento……………………………………………………………….84
§ 4.4. Seleção e colocação de dispositivos de aquecimento…………………………………………………………90
§ 4.5. Coeficiente de transferência de calor do dispositivo de aquecimento…………………………………..96
§ 4.6. Densidade de fluxo de calor do dispositivo de aquecimento………………………………….105
§ 4.7. Cálculo térmico de dispositivos de aquecimento…………………………………………………………..107
§ 4.8. Cálculo térmico de dispositivos de aquecimento usando um computador………………………..112
§ 4.9. Regulação da transferência de calor de dispositivos de aquecimento………………………………115

CAPÍTULO 5. TUBOS DE AQUECIMENTO DE SISTEMAS DE AQUECIMENTO
§ 5.1. Classificação e material dos tubos de calor……………………………………………………………118
§ 5.2. Colocação de tubos de calor no edifício…………………………………………………….121
§ 5.3. Conectando tubos de calor a dispositivos de aquecimento………………………….128
§ 5.4. Colocação de válvulas de corte e controle………………………………………………………132
§ 5.5. Remoção de ar do sistema de aquecimento…………………………………………………….141
§ 5.6. Isolamento de tubulações de calor……………………………………………………………………………………148

SEÇÃO 3. SISTEMAS DE AQUECIMENTO DE ÁGUA

CAPÍTULO 6. PROJETO DE SISTEMAS DE AQUECIMENTO DE ÁGUA
§ 6.1. Diagramas do sistema de aquecimento de água da bomba……………………………………………………..151
§ 6.2. Sistema de aquecimento com circulação naturalágua……………………………..159
§ 6.3. Sistema de aquecimento de água para edifícios altos…………………………………………..163
§ 6.4. Sistema descentralizado de pré-aquecimento de água……………………………………166

CAPÍTULO 7. CÁLCULO DE PRESSÃO EM UM SISTEMA DE AQUECIMENTO DE ÁGUA
§ 7.1. Mudança na pressão quando a água se move nas tubulações………………………………………169
§ 7.2. Dinâmica de pressão em um sistema de aquecimento de água……………………………………..172
§ 7.3. Pressão de circulação natural………………………………………………….193
§ 7.4. Cálculo da pressão de circulação natural em sistema de aquecimento de água
§ 7.5. Pressão de circulação projetada em sistema de bombeamento aquecimento de água

CAPÍTULO 8. CÁLCULO HIDRÁULICO DE SISTEMAS DE AQUECIMENTO DE ÁGUA
§ 8.1. Disposições básicas cálculo hidráulico sistemas de aquecimento de água 211
§ 8.2. Métodos de cálculo hidráulico de um sistema de aquecimento de água…………………214
§ 8.3. Cálculo hidráulico de um sistema de aquecimento de água baseado em lineares específicos
perda de pressão…………………………………………………………………………………………………….217
§ 8.4. Cálculo hidráulico de um sistema de aquecimento de água de acordo com as características
resistência e condutividade……………………………………………………………………………………238
§ 8.5. Características do cálculo hidráulico de um sistema de aquecimento com dispositivos de tubulação
§ 8.6. Características de cálculo hidráulico de um sistema de aquecimento com risers
projeto unificado………………………………………………………………………………..254
§ 8.7. Características de cálculo hidráulico de um sistema de aquecimento com natural
circulação de água ……………………………………………………………………………………………………… 256

SEÇÃO 4. SISTEMAS DE AQUECIMENTO A VAPOR, AR E PAINEL RADIANTE

CAPÍTULO 9. AQUECIMENTO A VAPOR
§ 9.1. Sistema de aquecimento a vapor………………………………………………………………………………260
§ 9.2. Esquemas e projeto de um sistema de aquecimento a vapor…………………………………………………………261
§ 9.3. Equipamento do sistema de aquecimento a vapor………………………………………………………….267
§ 9.4. Sistemas de aquecimento a vácuo-vapor e subatmosférico…………………………..274
§ 9.5. Selecionando a pressão inicial do vapor no sistema……………………………………………..275
§ 9.6. Cálculo hidráulico de tubulações de vapor de baixa pressão…………………………….276
§ 9.7. Cálculo hidráulico de tubulações de vapor de alta pressão…………………………..278
§ 9.8. Cálculo hidráulico de tubulações de condensado………………………………………………………280
§ 9.9. Sequência de cálculo para um sistema de aquecimento a vapor………………………….283
§ 9.10. Uso de vapor flash………………………………………………287
§ 9.11. Sistema de aquecimento de água a vapor…………………………………………………………..289

CAPÍTULO 10. AQUECIMENTO DE AR
§ 10.1. Sistema de aquecimento de ar……………………………………………………………..292
§ 10.2. Diagramas do sistema de aquecimento de ar………………………………………………….293
§ 10.3. Quantidade e temperatura do ar para aquecimento………………………………….296
§ 10.4. Local aquecimento de ar…………………………………………………………………299
§ 10.5. Unidades de aquecimento……………………………………………………………………………………299
§ 10.6. Cálculo do fornecimento de ar aquecido na unidade de aquecimento……………………….302
§ 10.7. Sistema de aquecimento de ar do apartamento…………………………………………………………307
§ 10.8. Aquecedores de ar de recirculação …………………………………………………308
§ 10.9. Aquecimento central de ar……………………………………………………..317
§ 10.10. Características de cálculo de dutos de aquecimento central de ar. 323
§ 10.11. Mistura de cortinas ar-térmicas…………………………………………………………328

CAPÍTULO 11. AQUECIMENTO RADIANTE DE PAINEL
§ 11.1. Sistema de aquecimento radiante de painel……………………………………………………333
§ 11.2. Condições de temperatura na sala com painel de aquecimento radiante
§ 11.3. Troca de calor em uma sala com aquecimento radiante por painel…………………..340
§ 11.4. Projeto de painéis de aquecimento……………………………………………………345
§ 11.5. Descrição dos painéis de aquecimento de concreto………………………………………………………………348
§ 11.6. Refrigerantes e diagramas de um sistema de aquecimento de painel……………………………353
§ 11.7. Temperatura da área e da superfície dos painéis de aquecimento…………………….355
§ 11.8. Cálculo da transferência de calor de painéis de aquecimento……………………………………………………362
§ 11.9. Características de projetar um sistema de aquecimento de painel…………………..367

SEÇÃO 5. SISTEMAS DE AQUECIMENTO LOCAL

CAPÍTULO 12. AQUECIMENTO DE FOGÕES
§ 12.1. Características do aquecimento do fogão…………………………………………………….370
§ 12.2. Descrição geral fogões de aquecimento………………………………………………….372
§ 12.3. Classificação dos fogões de aquecimento……………………………………………………373
§ 12.4. Projeto e cálculo de fornalhas para fornos com uso intensivo de calor……………………….376
§ 12.5. Projeto e cálculo de dutos de gás para fornos com uso intensivo de calor……………………………379
§ 12.6. Projeto de chaminés para fornos………………………………………………………….383
§ 12.7. Moderno com uso intensivo de calor fogões de aquecimento…………………………………………..384
§ 12.8. Fogões de aquecimento não intensivos em calor …………………………………………………………………………… 391
§ 12.9. Projeto de aquecimento do fogão………………………………………………………….393

CAPÍTULO 13. AQUECIMENTO A GÁS
§ 13.1. informações gerais……………………………………………………………………………………….399
§ 13.2. Fogões de aquecimento a gás……………………………………………………………………..399
§ 13.4. Trocadores de calor gás-ar………………………………………………………………………………402
§ 13.5. Aquecimento radiante gás-ar……………………………………………………….403
§ 13.6. Aquecimento radiante a gás……………………………………………………………………………………..405

CAPÍTULO 14. AQUECIMENTO ELÉTRICO
§ 14.1. Informações gerais …………………………………………………………………………….407
§ 14.2. Dispositivos de aquecimento elétrico……………………………………………………..409
§ 14.3. Aquecimento elétrico de armazenamento ……………………………………………………………..416
§ 14.4. Aquecimento elétrico usando uma bomba de calor………………………………421
§ 14.5. Aquecimento combinado com energia elétrica……426

SEÇÃO 6. PROJETO DE SISTEMAS DE AQUECIMENTO

CAPÍTULO 15. COMPARAÇÃO E SELEÇÃO DE SISTEMAS DE AQUECIMENTO
§ 15.1. Indicadores técnicos de sistemas de aquecimento………………………………………….430
§ 15.2. Indicadores econômicos sistemas de aquecimento……………………………………………………..432
§ 15.3. Áreas de aplicação de sistemas de aquecimento…………………………………………………….436
§ 15.4. Condições para escolher um sistema de aquecimento……………………………………………………440

CAPÍTULO 16. DESENVOLVIMENTO DE UM SISTEMA DE AQUECIMENTO
§ 16.1. Processo de design e composição do projeto de aquecimento……………………………….442
§ 16.2. Normas e regras para projeto de aquecimento…………………………………………………………444
§ 16.3. Sequência de projeto de aquecimento……………………………………….444
§ 16.4. Projeto de aquecimento usando um computador……………………………………………………447
§ 16.5. Projetos típicos aquecimento e sua aplicação…………………………………………………….449

SEÇÃO 7. MELHORAR A EFICIÊNCIA DO SISTEMA DE AQUECIMENTO

CAPÍTULO 17. MODO DE FUNCIONAMENTO E CONTROLE DO SISTEMA DE AQUECIMENTO
§ 17.1. Modo de operação do sistema de aquecimento………………………………………………………………………………451
§ 17.2. Regulação do sistema de aquecimento………………………………………………………………………………455
§ 17.3. Controle do sistema de aquecimento………………………………………………………………..459
§ 17.4. Características do modo de operação e regulação de vários sistemas de aquecimento

CAPÍTULO 18. MELHORAR O SISTEMA DE AQUECIMENTO
§ 18.1. Reconstrução do sistema de aquecimento……………………………………………………..467
§ 18.2. Sistema de dois tubos aquecimento de água aumentou térmico
sustentabilidade…………………………………………………………………………………………………………469
§ 18.3. Sistema de tubo único aquecimento de água com aquecimento termossifão
instrumentos……………………………………………………………………………………………………..472
§ 18.4. Aquecimento combinado…………………………………………………………………………474

SEÇÃO 8. ECONOMIA DE ENERGIA EM SISTEMAS DE AQUECIMENTO

CAPÍTULO 19. ECONOMIA DE CALOR PARA AQUECIMENTO
§ 19.1. Redução do consumo de energia para aquecimento do edifício…………………..477
§ 19.2. Aumentando a eficiência de aquecimento de um edifício………………………………….481
§ 19.3. Instalações de bombas de calor para aquecimento………………………………………………………….482
§ 19.4. Economizando calor ao automatizar o sistema de aquecimento……………488
§ 19.5. Aquecimento intermitente de edifícios…………………………………………………………..489
§ 19.6. Racionamento de aquecimento de edifícios residenciais…………………………………………………………..494

CAPÍTULO 20. UTILIZAÇÃO DE CALOR NATURAL EM SISTEMAS DE AQUECIMENTO
§ 20.1. Sistemas de aquecimento de baixa temperatura ………………………………………………………..497
§ 20.2. Sistemas de aquecimento solar………………………………………………………………..500
§ 20.3. Sistemas de aquecimento geotérmico……………………………………………………506
§ 20.4. Sistemas de aquecimento que utilizam calor residual………………………….508

APLICAÇÕES
Apêndice 1 Indicadores para cálculo de fornalhas para fogões de aquecimento……………….510
Apêndice 2 Indicadores para cálculo de dutos de gás de fornos de aquecimento…………………511

Skanavi A.N., Makhov L.M. AQUECIMENTO 2002 Skanavi, Alexander Nikolaevich Aquecimento: Livro didático para estudantes universitários na direção de “Construção”, especialidade 290700 / L.M. Mákhov. M.: ASV, 2002. 576 p. : doente. ISBN 5 93093 161 5, 5.000 exemplares. A estrutura e o princípio de funcionamento de vários sistemas de aquecimento de edifícios são descritos. São apresentados métodos para cálculo da potência térmica de um sistema de aquecimento. São consideradas técnicas de gestão KOHCT, métodos de cálculo e métodos de regulação de modernos sistemas de aquecimento central e mecTHoro. São analisadas formas de melhorar os sistemas e economizar energia térmica no aquecimento de edifícios. Para estudantes do ensino superior instituições educacionais alunos que estudam na direção de “Construção”, na especialidade 290700 “Fornecimento e ventilação de calor e gás” Aquecimento BBK 38.762 UDC 697.1 (075.8) 2 CONTEÚDO PREFÁCIO...... ............ ................................................... ...... .................................................. ..... 7 INTRODUÇÃO........................................... ......... .......................................... ............... ................................... . . . .. 9 SEÇÃO 1. INFORMAÇÕES GERAIS SOBRE AQUECIMENTO........................................ ............ ....................... 18 CAPÍTULO 1. CARACTERÍSTICAS DOS SISTEMAS DE AQUECIMENTO....... ............................ ...................... ..... 18 1.1. Sistema de aquecimento................................................ ........ .......................................... .............. .18 1.2. Classificação dos sistemas de aquecimento................................................... ................... ........................... 20 1.3. Líquidos refrigerantes em sistemas de aquecimento...................................... ...... ...................22 1.4. Principais tipos de sistemas de aquecimento............................................. .................... ........................ 2b TAREFAS E EXERCÍCIOS DE CONTROLE. ................. ................................. .............. 29 CAPÍTULO 2. POTÊNCIA TÉRMICA DO SISTEMA DE AQUECIMENTO .......................... ......... 30 2.1. Equilíbrio térmico da sala............................................. ............ .................................... 30 2.2 . Perda de calor através dos recintos das instalações...................................... ......... .......... 31 2.3. Perda de calor devido ao aquecimento do ar exterior infiltrado.........37 2.4. Contabilização de outras fontes de entrada e despesas de calor.................................. ........... 41 2.5. Determinação da potência térmica estimada do sistema de aquecimento..................................42 2.b . Características térmicas específicas de um edifício e cálculo da necessidade de calor para aquecimento com base em indicadores agregados.................................. ................... .............................. .... 43 2.7. [custos anuais de aquecimento para aquecimento de edifícios......................................... ......... ......... 4b TAREFAS E EXERCÍCIOS DE CONTROLE........................... ......... ....................... 48 SEÇÃO 2. ELEMENTOS DE SISTEMAS DE AQUECIMENTO.......... ....................... ........................... ............... 49 CAPÍTULO 3. ESTAÇÕES TÉRMICAS E ELAS. EQUIPAMENTO................................................. .. 49 H.1. Fornecimento de calor a um sistema de aquecimento de água.................................... ......................... ....... 49 3.2. Ponto térmico de um sistema de aquecimento de água. .................................................. ...... ... 51 3.3. Geradores de calor para sistema local de aquecimento de água.......................... 5b 3.4. Bomba de circulação do sistema de aquecimento de água......................................... .... b1 3,5. Instalação de mistura para sistema de aquecimento de água.................................. ...b8 3.b. Tanque de expansão para sistema de aquecimento de água..................................... ........ 73 TAREFAS E EXERCÍCIOS DE CONTROLE................................... ............... .............. 79 r CAPÍTULO 4. EQUIPAMENTO DE AQUECIMENTO .............. ................ .................................. ........................... 80 4.1. Requisitos para dispositivos de aquecimento......................................... ...... 80 4.2. Classificação dos dispositivos de aquecimento............................................. .................... ................ 82 4.3. Descrição dos dispositivos de aquecimento............................................. ..................... ........................... 84 4.4 . Seleção e colocação de dispositivos de aquecimento......................................... ..................... ......... 90 4.5. Coeficiente de transferência de calor do dispositivo de aquecimento......................................... ......... 9b 4.b. Densidade de fluxo de calor do dispositivo de aquecimento......................................... ......... 105 4.7. Cálculo térmico de dispositivos de aquecimento............................................. ....... .............107 4.8. Cálculo térmico de dispositivos de aquecimento usando um computador.......................... 112 4.9. Regulação da transferência de calor de dispositivos de aquecimento.......................... 115 TAREFAS E EXERCÍCIOS DE CONTROLE.. .................................................. ......... .. 117 CAPÍTULO 5. TUBOS DE AQUECIMENTO DE SISTEMAS DE AQUECIMENTO.............................. ..................... .......... 118 5.1. Classificação e material dos tubos de calor......................................... ........ .......... 118 5.2. Colocação de tubos de aquecimento no edifício......................................... ........ .................... 121 5.3. Conectando tubos de calor a dispositivos de aquecimento.......................... 128 5.4. Colocação de válvulas de corte e controle......................................... .......................... ..... 132 5.5. Remoção de ar do sistema de aquecimento.......................................... ........ ............... 141 5.b. Isolamento de tubos de calor.................................... ..... .................................... 148 TAREFAS E EXERCÍCIOS DE CONTROLE... .................................................. ......... .150 SEÇÃO 3. SISTEMAS DE AQUECIMENTO DE ÁGUA................................................... ..... ............. 151 rLAVA b. CONSTRUÇÃO DE SISTEMAS DE AQUECIMENTO DE ÁGUA..........151 b.1. Esquemas do sistema de aquecimento de água HacocHoro......................................... ......... ..... 151 3 6.2. Sistema de aquecimento com circulação natural de água..................................... ........ 159 6.3. Sistema de aquecimento de água para edifícios altos..................................... .......... ..... 163 6.4. Sistema descentralizado de aquecimento de água-água.......................... 166 TAREFAS E EXERCÍCIOS DE CONTROLE... .................................................. ....... ... 168 CAPÍTULO 7. CÁLCULO DA PRESSÃO NO SISTEMA DE AQUECIMENTO DE ÁGUA ............... 168 7.1. Mudança na pressão quando a água se move nas tubulações.......................... .......... .. 169 7.2. Dinâmica de pressão no sistema de aquecimento de água..................................... ......... 172 7.3. Pressão de circulação natural................................................. .................... .............. 193 7.4. Cálculo da pressão de circulação eCTecTBeHHoro num sistema de aquecimento de água................................... ........... ........................................ ................. ................................. .............. 196 7,5 . Pressão de circulação estimada no sistema da bomba de aquecimento de água.................................. ........................... ....................... ................................. ................. ............................ 206 TAREFAS E EXERCÍCIOS DE CONTROLE................ ................................................... ...... .... 21 SOBRE O CAPÍTULO 8. CÁLCULO HIDRÁULICO DE SISTEMAS DE AQUECIMENTO DE ÁGUA...... 211 8.1. Princípios básicos de cálculo hidráulico de um sistema de aquecimento de água211 8.2. Métodos de cálculo hidráulico de um sistema de aquecimento de água.......................... 214 8.3. -cálculo hidráulico de um sistema de aquecimento de água baseado na perda de pressão linear específica.................................... ................ .................................. ...................... ........................... 217 8.4. -cálculo hidráulico de um sistema de aquecimento de água com base nas características de resistência e condutividade.................................... ................ .................................. ............. 238 8,5. Características do cálculo hidráulico de um sistema de aquecimento com aparelhos tubulares....................................... ............. ..................................... ................... .............................. ..... .............. 253 8.6. Características de cálculo hidráulico de um sistema de aquecimento com risers de desenho unificado. .................................................. ...... ................................... 254 8.7. Características do cálculo hidráulico de um sistema de aquecimento com circulação natural de água..................... ............... ................................... ..................... .................. 256 TAREFAS E EXERCÍCIOS DE CONTROLE...... ........................... ....................... ........ 259 SEÇÃO 4. SISTEMAS DE AQUECIMENTO RADIANTE DE VAPOR, AR E PAINEL. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 260 r CAPÍTULO 9. AQUECIMENTO A VAPOR. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 260 9.1. Sistema de aquecimento a vapor............................................... .................... .............................. .......... 260 9.2. Esquemas e estrutura do sistema de aquecimento a vapor......................................... .......... .261 9.3. Equipamento do sistema de aquecimento a vapor............................................. ...................... ......... 267 9.4. Sistemas de aquecimento a vácuo-vapor e subatmosféricos........................................ ......... 274 9,5. Seleção da pressão inicial do vapor no sistema. .................................................. ...... ..... 275 9,6. -cálculo hidráulico de tubulações de vapor de baixa pressão......................................... ..........276 9.7. -cálculo hidráulico de tubulações de vapor de alta pressão......................................... ......... 278 9.8. -cálculo hidráulico de tubulações de condensado.......................................... ........ ....... 280 9,9. Sequência de cálculo do sistema de aquecimento a vapor.......................... 283 9.10. Usando vapor flash............................................... .................... ........ 287 9.11. Sistema de aquecimento de água a vapor............................................. ............... ........................289 TAREFAS E EXERCÍCIOS DE CONTROLE...... ........................... ....................... ............. 291 r LAV A 1 o. AQUECIMENTO DE AR................................................... .... ................................... 292 10.1. Sistema de aquecimento de ar................................................. .................... ...........................292 10.2. Diagramas do sistema de aquecimento de ar......................................... ...................... ...............293 10.3. Quantidade e temperatura do ar para aquecimento......................................... .........296 10.4. Aquecimento do ar local................................................ .................... ........................299 10.5. Unidades de aquecimento................................................ ................... .............................. .....299 10,6. Cálculo do fornecimento de ar, HarpeToro no aquecimento arperaTe .............................. 302 1 0,7. Sistema de aquecimento de ar do apartamento.................................... ...... ............ 307 10.8. Sopradores de ar de recirculação................................................... .................. ............ 308 10.9. Aquecimento central do ar ................................................... .................... ....................317 4 10.10. Características de cálculo de dutos de aquecimento central de ar. 323 11/10. Mistura de cortinas ar-térmicas............................................. ....................... ........ 328 TAREFAS E EXERCÍCIOS DE CONTROLE.............. ................................... ............... ...... 333 [LAVA 11. PAINEL AQUECIMENTO RADIANTE................................... . ................................ 333 11.1. Sistema de aquecimento radiante de painel................................................ ...................... .............. 333 11.2. Condições de temperatura na sala com painel de aquecimento radiante.................................. ........................... ....................... ................................. ................. ...................................336 11.3 . Permuta de calor numa divisão com painel de aquecimento radiante..................................340 11.4. Projeto de painéis de aquecimento................................................ .................... ................... 345 11.5. Descrição dos painéis de aquecimento de concreto............................................. ....... .......... 348 11.6. Refrigerantes e diagramas do sistema de aquecimento do painel.......................... 353 11.7. Superfície e temperatura dos painéis de aquecimento.................................. 355 11.8. Cálculo da transferência de calor de painéis de aquecimento......................................... ......... ..... 362 11.9. Características de projeto de um sistema de aquecimento de painel.......................... 367 TAREFAS E EXERCÍCIOS DE CONTROLE.. ................................. ................. ....................... 369 SEÇÃO 5. SISTEMAS DE AQUECIMENTO LOCAL .................... .................................... ........ 370 [ CAPÍTULO 12. AQUECIMENTO DO FORNO........................... ..................... ................................... ..... 3 7 Sobre 12.1. Características do aquecimento do fogão. .................................................. ...... ............... 370 12.2. Descrição geral dos fogões de aquecimento............................................. .................... ........................... 372 12.3. Classificação dos fogões de aquecimento......................................... .................... ................... 373 12.4. Projeto e cálculo de fornalhas para fornos com uso intensivo de calor....................376 12.5. Projeto e cálculo de chaminés de fornos com uso intensivo de calor................................... .......... 379 12.6. Projeto de chaminés para fornos............................................. ....... .......... 383 12.7. Fogões de aquecimento modernos com uso intensivo de calor.......................................... .................... .... 384 12.8. Fogões de aquecimento não intensivos em calor......................................... ...................... ...............391 12.9. Projeto de aquecimento do forno......................................... ..................... ....................393 TAREFAS E EXERCÍCIOS DE CONTROLE.... ................................ .................. .............. 398 [LAVA 13. [AQUECIMENTO AZO........ .................... .................................... .............. ........ 399 13.1. Informações gerais................................................ ........ .......................................... .............. .. 399 13.2. [fogões de aquecimento a gás............................................. ...... ...................................399 13.4. [trocadores de calor nitrogênio-ar......................................... ........ ........................... 402 13,5. [aquecimento radiante com nitrogênio......................................... ...... ........................... 403 13.6. [aquecimento radiante a gás............................................. ...... .................................. 405 TAREFAS E EXERCÍCIOS DE CONTROLE..... ...... ................................................... ... 407 [LAVA 14 AQUECIMENTO ELÉTRICO......................................... ........... ........................... 407 14.1. Informações gerais................................................ ........ .......................................... .............. ..407 14.2. Dispositivos de aquecimento elétrico. .................................................. ...... ............ 409 14.3. Aquecimento eléctrico de acumulação................................................ ..................... ...... 416 14.4. Aquecimento eléctrico com bomba de calor.......................... 421 14.5. Aquecimento combinado com energia eléctrica....426 TAREFAS E EXERCÍCIOS DE CONTROLO.................................. ......... ....... 429 SEÇÃO 6. PROJETO DE SISTEMAS DE AQUECIMENTO................................... ..........430 [CAPÍTULO 15. COMPARAÇÃO E SELEÇÃO DE SISTEMAS DE AQUECIMENTO.......................... .. .......... 430 15.1. Indicadores técnicos de sistemas de aquecimento. .................................................. ...... .... 430 15,2. Indicadores econômicos de sistemas de aquecimento............................................. .................... ....432 15.3. Áreas de aplicação de sistemas de aquecimento......................................... ........ ...............436 15.4. Condições para escolher um sistema de aquecimento..................................... ....................... ....................440 TAREFAS E EXERCÍCIOS DE CONTROLE.. ........................... ....................... ......... 442 [CAPÍTULO 16. DESENVOLVIMENTO DO SISTEMA DE AQUECIMENTO......... ....................... .................442 16.1. O processo de design e composição do projeto de aquecimento.................................. 442 16.2. Normas e regras para projeto de aquecimento.......................................... ........ ...... 444 16,3. Sequência de projeto de aquecimento................................................ .... 444 5 1b.4. Projeto de aquecimento usando um computador............................................. ....... ...... 447 1b.5. Projetos típicos de aquecimento e sua aplicação.......................................... ........ ..... 449 TAREFAS E EXERCÍCIOS DE CONTROLE................................. ............. ......... 450 SEÇÃO 7. AUMENTANDO A EFICIÊNCIA DO SISTEMA DE AQUECIMENTO ......... ......... 451 CAPÍTULO 17. MODO DE FUNCIONAMENTO E CONTROLO DO SISTEMA DE AQUECIMENTO...... 451 17.1. Modo de funcionamento do sistema de aquecimento...................................... ...... ....................... 451 17.2. Controlar o sistema de aquecimento................................................... .................... ...................455 17.3. Controle de operação do sistema de aquecimento...................................... .................... .............459 17.4. Características do modo de operação e regulação de vários sistemas de aquecimento....................................... ............. ..................................... ................... .............................. ............... 4b1 TAREFAS E EXERCÍCIOS DE CONTROLE.............................. .............................. .......... 4bb rCAPÍTULO 18. MELHORAR O SISTEMA DE AQUECIMENTO.. .............................. 4b7 18.1. Reconstrução do sistema de aquecimento............................................. ...................... .................... 4b7 18.2. Sistema de aquecimento de água de dois tubos com maior estabilidade térmica..................... .................................................. ...... ................................... ... 4b9 18.3. Sistema de aquecimento de água monotubo com dispositivos de aquecimento termossifão................................... ............................ ...................... ................................... ................ ........... 472 18,4. Aquecimento combinado............................................... ................ ........................... 474 TAREFAS E EXERCÍCIOS DE CONTROLE.. ........................... ........................ ................... 47b SEÇÃO 8. ECONOMIA DE ENERGIA EM SISTEMAS DE AQUECIMENTO ...................... ............ 477 rCAPÍTULO 19. ECONOMIA DE CALOR PARA AQUECIMENTO......... ..................... ...................477 19.1. Reduzir o consumo de energia para aquecimento de um edifício............................ ......... 477 19.2. Aumentar a eficiência de aquecimento de um edifício......................................... ......................... ... 481 19.3. Instalações de bombas de calor para aquecimento............................................. ....... ............482 19.4. Economizando calor ao automatizar o funcionamento do sistema de aquecimento.................... 488 19.5. Aquecimento intermitente de edifícios...................................... ..................... ........................... 489 19 .b. Racionamento de aquecimento para edifícios residenciais............................................. ....................... ............. 494 TAREFAS E EXERCÍCIOS DE CONTROLE......... ........................ ......................... 49b rCAPÍTULO 20. UTILIZAÇÃO DE CALOR NATURAL EM SISTEMAS DE AQUECIMENTO. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 497 20.1. Sistemas de aquecimento de baixa temperatura. .................................................. ...... ..... 497 20,2. Sistemas de aquecimento solar................................................ .................... ........................... 500 20,3. Sistemas de aquecimento térmico................................................ .................... ................... 50b 20.4. Sistemas de aquecimento que utilizam calor residual.....................508 TAREFAS E EXERCÍCIOS DE CONTROLE.... .... ............................................... ..... 509 Apêndice 1 Indicadores para cálculo de fornalhas de fogões de aquecimento.................................. 51 О Apêndice 2 Indicadores para cálculo de vazões de fogões de aquecimento......................... .......... 511 REFERÊNCIAS .................................... .............. . ................................................ 512 b PREFÁCIO A disciplina “Aquecimento” é uma das principais na formação de especialistas em aquecimento, fornecimento de gás e ventilação. O seu estudo envolve a obtenção de conhecimentos fundamentais sobre os projetos, princípios de funcionamento e propriedades características dos diversos sistemas de aquecimento, métodos de cálculo e técnicas de projeto, métodos de regulação e gestão, formas promissoras de desenvolvimento deste ramo da indústria da construção. Dominar os conhecimentos teóricos, científicos, técnicos e práticos, OTHO relacionados com a disciplina "Aquecimento", uma profunda compreensão e assimilação dos processos e fenómenos físicos que ocorrem tanto nos edifícios aquecidos como directamente nos sistemas de aquecimento e seus elementos individuais. Estes incluem processos associados ao regime térmico do edifício, o movimento de água, vapor e ar através de tubos e canais, os fenómenos do seu aquecimento e arrefecimento, mudanças de temperatura, densidade, volume, transformações de fase, bem como a regulação de processos térmicos e hidráulicos. A disciplina “Aquecimento” baseia-se nas disposições de uma série de disciplinas teóricas e aplicadas. Estes incluem: física, química, termodinâmica e transferência de calor e massa, hidráulica e aerodinâmica, engenharia elétrica. A escolha do método de aquecimento depende em grande parte das características das soluções de planeamento estrutural e arquitetónico do edifício, das propriedades térmicas dos edifícios, ou seja, questões que são estudadas nas disciplinas gerais de construção e na disciplina “Física Térmica da Construção”. A disciplina "Aquecimento" está intimamente relacionada com as disciplinas técnicas especiais que compõem a especialidade "Fornecimento e ventilação de calor e gás": "Princípios teóricos para a criação de um microclima interior", "Instalações geradoras de calor", "Bombas, ventiladores e compressores" , "Fornecimento de calor", "Ventilação", "Ar condicionado e refrigeração", "Fornecimento de gás", "Automação e controle de processos de calor, fornecimento de gás e ventilação." Inclui, de forma abreviada, muitos elementos relacionados das disciplinas listadas, bem como questões de economia, uso de tecnologia informática, produção trabalho de instalação, abordado em detalhes nos cursos COOT relevantes. O livro anterior “Aquecimento”, desenvolvido por uma equipe de autores do Instituto de Engenharia de Construção MOCKoBcKoro que leva o nome. V.V. Kuibyshev (MISI), publicado em 1991. Durante a última década do renascimento da economia de mercado na Rússia, ocorreram mudanças profundas, inclusive no campo indústria da construção. O volume de construção aumentou sensivelmente e a relação entre a utilização de equipamentos nacionais e estrangeiros mudou. Surgiram novos tipos de equipamentos e tecnologias de aquecimento, muitas vezes sem análogos na Rússia. Tudo isso deveria ter sido refletido em nova edição livro didático. Este livro foi desenvolvido no Departamento de Aquecimento e Ventilação MOCKoBcKororocy Gifted Construction University (MrCY) de acordo com o programa padrão atual baseado em um curso de palestras ministradas pelo prof. UM. Scanavi desde 1958 Sem alterar os fundamentos teóricos e metodológicos básicos do curso, tendo em conta as modernas tecnologias em engenharia e tecnologia de aquecimento desde 1996. Este curso do departamento é ministrado pelo prof. L. M. Mákhov. 7 Assim como nas edições anteriores do livro didático, os autores não consideraram necessário dar descrições detalhadas modernizando continuamente equipamentos, dados de referência comuns, bem como tabelas de cálculo, cronogramas e classificações. A exceção são as informações práticas específicas do AT necessárias para exemplos e explicações de estruturas e fenômenos físicos. Seções individuais contêm exemplos práticos cálculo de sistemas de aquecimento e seus equipamentos. Após cada aula, são fornecidas tarefas de controle e exercícios para testar os conhecimentos adquiridos. Podem ser utilizados em trabalhos de pesquisa científica e educacional de alunos, bem como na realização de exame estadual em uma especialidade. Este livro é baseado em material preparado pelo Prof. UM. Scanavi para a edição anterior. O livro também utiliza materiais de seções da edição anterior, compilados por: Exmo. trabalhador de ciência e tecnologia da RSFSR, prof., doutor em ciências técnicas. V. N. Booslovsky (l. 2, 19), prof., Ph.D. É. Malyavina (l. 14), Ph.D. 4. Meshchaninov (l. 13), Ph.D. cr.r. Bulkin (l. 20). Os autores agradecem o auxílio na compilação do livro didático ao Prof. Doutor em Ciências Técnicas. Yu.Ya. Kuvshinov, bem como engenheiro. A.A. Serenko pela assistência técnica em design ero. Os autores expressam profunda gratidão aos revisores do Departamento de Calor, Fornecimento de Gás e Ventilação do Instituto MOCKoBcKoro de Serviços Públicos e Construção (chefe do departamento, Prof., Candidato em Ciências Técnicas E.M. Avdolimov) e ao engenheiro. Yu.A. Epshtein (JSC "MOSPROEKT") pelos valiosos conselhos e comentários feitos durante a revisão do manuscrito do livro didático. 8 INTRODUÇÃO O consumo de energia na Rússia, assim como em todo o mundo, está aumentando constantemente e, acima de tudo, para fornecer calor sistemas de engenharia edifícios e estruturas. Sabe-se que o abastecimento de edifícios civis e industriais consome mais de um terço de todo o combustível orgânico produzido no nosso país. Ao longo da última década, no decurso das reformas económicas e sociais na Rússia, a estrutura do complexo de combustíveis e energia do país mudou radicalmente. O uso de combustíveis sólidos na engenharia de energia térmica está diminuindo visivelmente em favor de gás natural mais barato e ecologicamente correto. Por outro lado, há um aumento constante no custo de todos os tipos de combustível. Isto se deve tanto à transição para uma economia de mercado quanto à crescente complexidade da extração de combustível durante o desenvolvimento de depósitos profundos em novas áreas remotas da Rússia. Neste sentido, a resolução dos problemas de consumo económico de calor em todas as fases, desde a sua produção até ao consumidor, torna-se cada vez mais relevante e significativa à escala nacional. Os principais custos de calor para as necessidades domésticas nos edifícios (aquecimento, ventilação, ar condicionado, abastecimento de água quente) são os custos de aquecimento. Isso é explicado pelas condições de operação dos edifícios durante a estação de aquecimento na maior parte da Rússia, quando a perda de calor através das estruturas externas dos edifícios excede significativamente a liberação de calor interna. Para manter as condições de temperatura exigidas, é necessário equipar os edifícios com instalações ou sistemas de aquecimento. Assim, aquecimento é o aquecimento artificial das instalações do edifício, através de um YCTaHOB ou sistema especial, para compensar as perdas de calor e manter os parâmetros de temperatura nas mesmas a um nível determinado pelas condições de conforto térmico das pessoas na sala ou pelas exigências dos processos tecnológicos. ocorrendo em instalações industriais. O aquecimento é um ramo do equipamento de construção. A instalação de um sistema de aquecimento estacionário é realizada durante a construção do edifício; os seus elementos durante o projeto estão ligados; estruturas de construção e combinam-se com a disposição e interior das instalações. Ao mesmo tempo, o aquecimento é um dos tipos de equipamento tecnológico. Parâmetros do bot sistema de aquecimento deve levar em consideração as características térmicas e físicas dos elementos ativos KOHCTPYK do edifício e estar vinculado ao funcionamento de outros sistemas de engenharia, especialmente Bcero, com os parâmetros de funcionamento do sistema de ventilação e ar condicionado. O funcionamento do aquecimento caracteriza-se por uma certa periodicidade ao longo do ano e variabilidade da potência instalada utilizada, dependendo principalmente das condições meteorológicas da área de construção. Com a diminuição da temperatura exterior, o Horo do ar e o aumento do vento devem aumentar, e com o aumento da temperatura do ar exterior, a exposição à radiação solar, a transferência de calor das instalações de consumo da OTO para as instalações deve diminuir, ou seja, O processo de transferência de calor deve ser monitorado constantemente. As mudanças nas influências externas são combinadas com entradas desiguais de calor de fontes internas industriais e domésticas, o que também exige a necessidade de regular o funcionamento das instalações de aquecimento. Criar e manter o conforto térmico em edifícios, tecnicamente avançados e confiáveis instalações de aquecimento. E quanto mais severo for o clima e quanto mais elevados forem os requisitos para garantir condições térmicas favoráveis ​​no edifício, mais potentes e flexíveis devem ser estas instalações. O clima da maior parte do nosso país é caracterizado por invernos rigorosos, semelhantes apenas aos invernos nas províncias do noroeste do Canadá e do Alasca. Na mesa 1 compara as condições climáticas em janeiro (o mês mais frio do ano) em Moscou com as condições nas grandes cidades do hemisfério terrestre. Pode-se observar que a temperatura média de janeiro neles é significativamente mais alta do que em Moscou e é típica apenas dos clãs mais meridionais da Rússia, caracterizados por invernos amenos e curtos. Tabela 1. Temperatura média do ar externo nas grandes cidades do hemisfério durante o mês mais frio ropon reopáfico Temperatura média latitude janeiro, os Moscou 550 50 ".. [ o 2, Nova York 400 40 " o 8 ,. BerJ1IN 520 30" .& O t3 Paris 480 50 J" 2)3 LONDRES 51 o 30" +4 O O aquecimento dos edifícios começa com uma diminuição constante (ao longo de 5 dias) da temperatura média diária do ar exterior para 8 °C e abaixo , e termina com um aumento estável da temperatura do ar exterior até 8 °C. O período de aquecimento dos edifícios durante um período é denominado estação de aquecimento. A duração da estação de aquecimento é estabelecida com base em observações de longo prazo como a média. número de dias por ano com temperatura média diária do ar estável.< 8 ос. Для характеристики изменения температуры наружноrо воздуха tH в течение отопитель Horo сезона рассмотрим rрафик (рис. 1) продолжительности стояния z одинаковой cpeДHe суточной температуры на примере Москвы, rде продолжительность отопительноrо сезона ZO с составляет 7 мес (214 сут). Как видно, наибольшая продолжительность стояния TeM пературы в Москве относится к средней температуре отопительноrо сезона (3,1 ос). Эта закономерность характерна для большинства районов страны. Продолжительность отопительноrо сезона невелика лишь на крайнем юrе (3 4 мес), а на большей части России она составляет 6 8 мес, доходя до 9 (в Арханrельской, Мурманской и друrих областях) и даже до 11 12 мес (в Маrаданской области и Якутии). 10 Z."Ч t5JO 500 1300 iOOO ,= 214 С)Т а + 8 з. 1 1 2 3 t с + 1 о CI 10,2 · 20 ..28..30 ...32 42 Рис. 1. Продолжительность стояния одинаковой среднесуточной температуры наружноrо воздуха за estação de aquecimento em Moscou, a severidade ou amenidade do inverno é expressa de forma mais completa não pela duração do aquecimento dos edifícios, mas pelo valor do raio do dia, o produto do número de dias de ação de aquecimento pela diferença entre interno e temperatura externa, média para este período de tempo. Em Moscou, esse número de dias de raio é de 4.600 e, para comparação, no norte do território de Krasnoyarsk chega a 12.800. Isso indica uma grande variedade de condições climáticas locais na Rússia, onde quase todos os edifícios devem ter uma ou outra instalação de aquecimento. . Estado ambiente aéreo Em ambientes com clima frio, a temperatura é determinada não apenas pelo efeito do aquecimento, mas também da ventilação. O aquecimento e a ventilação são projetados para manter nos ambientes, além das condições de temperatura exigidas, certa umidade, mobilidade, pressão, composição dos gases e pureza do ar. Em muitos edifícios civis e industriais, o aquecimento e a ventilação são inseparáveis. Em conjunto, criam as condições sanitárias necessárias, o que ajuda a reduzir o número de doenças das pessoas, a melhorar o seu bem-estar, a aumentar a produtividade do trabalho e a qualidade dos produtos. Nos edifícios do complexo agroindustrial, os meios de aquecimento e ventilação mantêm as condições climáticas que garantem a máxima produtividade dos animais, aves e plantas, e a segurança dos produtos agrícolas. Edifícios e suas áreas de trabalho, produtos industriais exigir que o cBoero HOp esteja em boas condições condições de temperatura. Se forem violados, a vida útil das estruturas envolventes é significativamente reduzida. Muitos processos tecnológicos para a produção e armazenamento de uma série de produtos, produtos e substâncias (eletrônica de precisão, têxteis, produtos das indústrias química e de vidro, farinha e papel, etc.) exigem a manutenção constante das condições de temperatura especificadas nas instalações. 11 O longo processo de transição do fogo e da lareira para aquecer uma casa para designs modernos O desenvolvimento de dispositivos de aquecimento foi acompanhado pelo seu constante aprimoramento e aumento da eficiência dos métodos de combustão de combustíveis. A tecnologia de aquecimento russa origina-se da cultura das antigas tribos que habitavam uma parte significativa das regiões do sul de nossa pátria na era Neolítica do século KaMeHHoro. Os arqueólogos descobriram milhares de edifícios do século KaMeHHoro em forma de cavernas de abrigos, equipados com fornos, escavados em rpYHTe ao nível do chão e estendendo-se pela metade com a sua abóbada de adobe e boca para dentro do abrigo. Esses fogões eram aquecidos “pretos”, ou seja, com exaustão de fumaça diretamente para o abrigo e depois saindo pela abertura, que também servia de entrada. Foi precisamente esse tipo de fogão de linóleo (“galinha”) que foi por muitos séculos praticamente o único aparelho de aquecimento e cozinha na antiga casa russa. na Rússia apenas nos séculos XY-XYI. os fogões nas instalações residenciais foram complementados com canos e passaram a ser chamados de “brancos” ou “russos”. Apareceu aquecimento de ar. Sabe-se que no século XV. Esse aquecimento foi instalado no antigo bairro MOCKoBcKoro do Kremlin e, posteriormente, sob o nome de “sistema russo”, foi usado na Alemanha e na Áustria para aquecer grandes edifícios. Fogões de aquecimento puro com saída de fumos do século XVIII. Eles eram considerados um item de luxo especial e eram instalados apenas em ricos edifícios palacianos. Produção nacional de azulejos altamente artísticos para acabamento exterior fogões existiam na Rússia nos séculos 11 a 12. O negócio de fogões teve um desenvolvimento significativo na era de Pedro 1, que, com seus decretos pessoais de 1698 1725 rr. introduziu pela primeira vez na Rússia os padrões básicos para a construção de fogões, que proibiam estritamente a construção de cabanas pretas com fogões de frango em São Petersburgo, Moscou e outras grandes cidades. Pedro 1 participou pessoalmente na construção de edifícios residenciais de demonstração em São Petersburgo (1711) e Moscou (1722), “para que as pessoas pudessem saber como fazer tetos com lençóis e fogões”. Ele também introduziu a limpeza obrigatória da fuligem das chaminés em todas as cidades russas. Um grande mérito de Pedro 1 deve ser considerado suas medidas para o desenvolvimento da produção fabril de todos os materiais e produtos básicos para aquecimento de fogões. Grandes fábricas para a produção de tijolos, telhas e fogões estão sendo construídas perto de Moscou, São Petersburgo e outras cidades, e o comércio de todos os materiais para a construção de fogões está sendo inaugurado. A fábrica de Tula, a maior da Rússia, torna-se o principal fornecedor de fogões de ferro e ferro fundido e fornos de metal. Um importante trabalho que resume o aquecimento de fogões, “Fundamentos teóricos do negócio de fogões”, foi escrito por I.I. Sviyazev em 1867. Na Europa, as lareiras eram amplamente utilizadas para aquecimento de ambientes. ANTES do século XVII as lareiras eram dispostas em grandes nichos dotados de guarda-chuvas, sob os quais se acumulava a fumaça, que depois ia para chaminé. Às vezes esses nichos eram feitos na espessura da própria parede. De qualquer forma, o aquecimento das salas ocorria apenas por radiação. Desde 1624 r. Começam as tentativas de utilizar o calor dos produtos de combustão para aquecer o ar ambiente. O arquitecto francês Savo foi o primeiro a propor tal dispositivo, que construiu uma lareira no Louvre, por baixo do KOToporo, elevada acima do chão, e a parede posterior OT 12 é separada da parede. Isso formou um canal pelo qual o ar entra vindo do chão da sala e, subindo ao longo parede traseira, sai por duas aberturas laterais no topo da lareira. Outro tipo de aquecimento na Europa e na Rússia era o aquecimento do ar. Exemplos de dispositivos ero foram encontrados nos séculos 10 a 13. Dispositivos para aquecimento central por piso radiante foram descobertos durante escavações no território de Khakassia, na Sibéria, China e Grécia. Os fundamentos teóricos para o projeto e cálculo desses sistemas foram dados pelo nosso compatriota N.A. Lvov ("pirostático russo", 1795 e 1799 rr.). Em 1835 O General N. Amosov projetou e depois utilizou com grande sucesso os “fornos pneumáticos” originais para aquecimento de ar, e subsequentes estudos teóricos e trabalho prático nossos engenheiros (Fullon e Shchedrin, Sviyazev, Derschau, Cherkasov, Voinitsko, Bykov, Lukashevich, etc.) contribuíram para a ampla divulgação deste protótipo tecnologia moderna calor do ar. É difícil atribuir diferentes métodos de aquecimento de instalações a determinados estágios de desenvolvimento histórico e social. Ao mesmo tempo, foram encontrados enxames de aquecimento YCT, situados tanto nos níveis mais baixos quanto nos mais altos. altos níveis. O método mais simples e antigo de aquecimento por queima de combustível sólido em ambientes fechados tem sido usado instalações centrais aquecimento de água ou ar. Então, no rio. Éfeso, fundada no século X. AC no território da Turquia moderna, já naquela época, eram utilizados sistemas de tubulações para aquecimento, aos quais era fornecida água quente a partir de caldeiras fechadas localizadas nos porões das casas. O sistema de aquecimento de ar "Hupocaustum" ("varrido por baixo"), criado no Império Romano, foi descrito detalhadamente por Vitrúvio (final do século I aC). O ar externo aquecia em canais subterrâneos, previamente lavados com gases quentes de fumaça, e entrava nas salas aquecidas. Um tipo semelhante de dispositivo de aquecimento por aquecimento de pisos foi utilizado no norte da China, onde foram instaladas paredes em espaços subterrâneos em vez de pilares, formando chaminés horizontais. Sistemas de aquecimento semelhantes eram frequentemente usados ​​​​em igrejas russas e grandes edifícios. Na Idade Média, as instalações dos castelos do IAC eram decoradas segundo o mesmo princípio. 1.6. Esquemas de um sistema de aquecimento a vapor: circuito fechado; b circuito aberto; 1 caldeira a vapor com coletor de vapor; 2 linhas de vapor (T7); 3 dispositivos de aquecimento; 4 e 5 tubulações de condensado por gravidade e pressão (T8); 6 tubo de saída de ar; Tanque de cetim 7 KOHdeH; 8 bombas de condensado; 9 coletor de distribuição de vapor em sistema fechado o condensado entra continuamente na caldeira sob a influência de uma diferença de pressão, expressa por uma coluna de condensado de altura h (ver Fig. 1.6, a) e pressão de vapor pp no ​​coletor de vapor da caldeira. A este respeito, os dispositivos de aquecimento devem ser posicionados exatamente acima do coletor de vapor (dependendo da pressão do vapor nele). Em um sistema de aquecimento a vapor em circuito aberto, o condensado dos dispositivos de aquecimento CAMOTecom flui continuamente para o tanque de condensado e, à medida que se acumula, é bombeado periodicamente por uma bomba de condensado para a caldeira. Em tal sistema, a localização do tanque deve garantir que o condensado seja drenado do dispositivo de aquecimento inferior para o tanque e que a pressão do vapor na caldeira seja superada pela pressão da bomba. Dependendo da pressão do vapor, os sistemas de aquecimento a vapor são divididos em subatmosférico, vácuo...vapor, baixa e alta pressão (Tabela 1.2) Parâmetros de vapor saturado em sistemas de aquecimento a vapor Calor específico absoluto Pressão do sistema, Temperatura C CONDENSAÇÃO E). 1 ML KDJKJ Kr Subatmosférico<0,10 <100 >2260 Vácuo m..vapor<О, 1 1 <100 > 2260 N baixa PRESSÃO O J 1 O 5 o ] 7 1 oo 115 2260 .....2220 Alta PRESSÃO O) I 7.. 0,27 115 130 2220 -2] 75 A pressão máxima do vapor é limitada pelo limite permitido de longo termo temperatura mantida nas superfícies dos dispositivos de aquecimento e tubulações nos ambientes (uma sobrepressão de 0,17 MPa corresponde a uma temperatura do vapor de aproximadamente 130 °C). em sistemas de aquecimento a vapor subatmosféricos e a vácuo, a pressão nos dispositivos é menor que a atmosférica e a temperatura do vapor é inferior a 100 °C. Nestes sistemas é possível regular a temperatura do vapor alterando o valor do vácuo (rarefação). As tubulações de calor dos sistemas de aquecimento a vapor são divididas em tubulações de vapor, através das quais o vapor se move, e tubulações de condensado para remoção de condensado. O vapor se move através das linhas de vapor sob pressão p no coletor de vapor da caldeira (ver Fig. 1.6, a) ou no coletor de distribuição de vapor (ver Fig. 1.6, b) para os dispositivos de aquecimento. Tubulações de condensado (ver Fig. 1.6) MorYT são gravidade e pressão. Os tubos gravitacionais são colocados abaixo dos dispositivos de aquecimento com uma inclinação em direção ao movimento do KOH denso. Nas tubulações de pressão, o condensado se move sob a influência da diferença de pressão criada pela bomba ou da pressão residual do vapor nos dispositivos. Em sistemas de aquecimento a vapor, são utilizados predominantemente risers de dois tubos, mas o MorYT também usa risers de tubo único. Com o aquecimento do ar, o ar aquecido circulante é resfriado, transferindo calor quando misturado com o ar dos ambientes aquecidos e às vezes através de seus gabinetes. O ar resfriado retorna ao aquecedor. Os sistemas de aquecimento de ar, de acordo com o método de criação da circulação do ar, são divididos em sistemas com circulação natural (gravitacional) e com estimulação mecânica da movimentação do ar por meio de ventilador. O sistema de gravidade utiliza a diferença de densidade do HarpeToro e do ar que circunda o sistema de aquecimento. Como em um sistema de gravidade vertical de água, com diferentes densidades de ar nas partes verticais, ocorre movimento natural do ar no sistema. Ao usar um ventilador, é criado um movimento forçado de ar no sistema. O ar utilizado nos sistemas de aquecimento é aquecido a uma temperatura, geralmente não superior a 60 °C, em trocadores de calor especiais. Os aquecedores MorYT podem ser danificados por água, vapor, eletricidade ou gases quentes. O sistema de aquecimento de ar é denominado respectivamente água-ar, vapor-ar, elétrico-ar ou gás-ar. O aquecimento do ar pode ser local (Fig. 1.7, a) ou central (Fig. 1.7, b). a) b) 1 11 . 11 H: I J I II..t 1 ! IIII.\(HI(J(111." 1 2 lr 2 ----...-.------- ...--__---.. 3 --- - - - - -- - --- з t I t H \ 5 4 Fig. 1.7. Esquemas do sistema de aquecimento de ar: um sistema local b; a sala; 4 dutos de ar de retorno; 6 trocadores de calor (aquecedor de ar); 7 dutos de ar de alimentação no sistema local, o ar é aquecido em uma instalação de aquecimento (trocador de calor ou outro dispositivo de aquecimento). ) é colocado em uma sala separada (câmara). O ar a uma temperatura tB é fornecido ao aquecedor através de um duto de ar de retorno (recirculação). O ar quente a uma temperatura t r é movido por um ventilador para as salas ventiladas através dos dutos de ar de alimentação. TAREFAS E EXERCÍCIOS 1. Determine as condições climáticas na área durante a estação de aquecimento nas principais regiões da Rússia 2. Avalie a severidade (número de graus do dia) do inverno em sua região em comparação com as condições em B. Verkhoiansk. 3. Desenhe um diagrama esquemático do fornecimento de calor do seu edifício residencial (educacional). 4. Calcule a reserva comparativa de energia térmica para aquecer uma sala em 1 Cr dos três refrigerantes principais. 5. Descreva o sistema de aquecimento do seu edifício residencial com base em critérios de classificação. 29 6. O que explica a difusão do aquecimento de água em edifícios civis e do aquecimento de ar em edifícios industriais? 7. Desenhe um riser e um ramal horizontal de um sistema bifilar de aquecimento de água. 8. Determine quanto a transferência de calor do dispositivo de aquecimento para a sala (temperatura 20 °C) será reduzida se a pressão absoluta do vapor saturado no dispositivo em um caso for 0,15 e no outro 0,05 MPa, ou seja, diminuirá em 3 vezes. r CAPÍTULO 2. POTÊNCIA TÉRMICA DO SISTEMA DE AQUECIMENTO 2.1. Equilíbrio térmico da divisão O sistema de aquecimento foi concebido para criar um ambiente de temperatura nas instalações do edifício que seja confortável para uma pessoa ou que cumpra os requisitos do processo técnico. O calor gerado pelo corpo humano deve ser liberado ao meio ambiente de tal forma e em quantidade que uma pessoa no processo de realização do KaKoro ou de um tipo de atividade não sinta sensação de frio ou superaquecimento. Juntamente com os custos de evaporação da superfície da pele e dos pulmões, o calor é libertado da superfície do corpo através de convecção e radiação. A intensidade da transferência de calor por convecção é determinada principalmente pela temperatura e mobilidade do ar circundante, e por radiação, pela temperatura das superfícies dos invólucros voltadas para o interior da sala. A situação da temperatura na divisão depende da potência térmica do sistema de aquecimento, bem como da localização dos dispositivos de aquecimento, das propriedades termofísicas dos edifícios externos e internos e da intensidade de outras fontes de ganho e perda de calor. No tempo frio, uma sala perde calor principalmente através de invólucros externos e, em certa medida, através de invólucros internos que separam esta sala das adjacentes que têm uma temperatura do ar mais baixa. Além da Toro, o calor é gasto no aquecimento do ar externo, que penetra no ambiente através de edifícios não adensados, bem como de materiais, veículos, produtos, roupas, que entram frio no ambiente vindo de fora. O sistema de ventilação pode fornecer ar com temperatura inferior à temperatura do ar ambiente. Os processos tecnológicos nas instalações dos edifícios industriais MorYT estão associados à evaporação de líquidos e outros processos acompanhados de consumo de calor. No modo estacionário (estacionário), as perdas são iguais aos ganhos de calor. O calor entra na sala vindo de pessoas, equipamentos tecnológicos e domésticos, fontes de iluminação artificial, de materiais aquecidos, produtos, como resultado do impacto da radiação solar no edifício. Nas instalações de produção da MorYT são realizados processos tecnológicos associados à liberação de calor (condensação de umidade, reações químicas, etc.). Levar em consideração todos os componentes listados de perda e ganho de calor é necessário ao calcular o balanço térmico das instalações do edifício e determinar o déficit ou excesso de calor. A presença de um défice de calor Q indica a necessidade de aquecimento da divisão. O excesso de calor geralmente é assimilado pela ventilação. Para determinar a potência térmica 30 do sistema de aquecimento, QOT elabora um balanço do consumo de calor para condições pares pac do período frio na forma QOT":= 6.Q == Qorp + QI(8 tfT):t Qt( vida útil)" (2. 1) perda de calor rde Qorp através de invólucros externos; Consumo de calor QH(BeHT) para o ar externo que entra na sala; QT(6bIT) emissões tecnológicas ou domésticas ou consumo de calor. O balanço é elaborado para as condições em que ocorre o maior déficit de calor para um determinado fator de oferta. Para edifícios civis (geralmente residenciais), é levada em consideração a entrada regular de calor proveniente de pessoas, iluminação e outras fontes domésticas. Nos edifícios industriais, é levado em consideração o período do ciclo tecnológico com menor liberação de calor (a possível liberação máxima de calor é levada em consideração no cálculo da ventilação). O balanço térmico é compilado para condições estacionárias. A não estacionariedade dos processos térmicos que ocorrem durante o aquecimento ambiente é levada em consideração por cálculos especiais baseados na teoria da estabilidade térmica. 2.2. Perdas de calor através do recinto da sala A maior perda de calor através do recinto i oe da sala Qi, W, é determinada pela fórmula Qi ;;;;;; (Ai J . i)(1p texJ ni (1 L i)) (2.2) 2 de A i área do recinto, m; Ro i resistência reduzida à transferência de calor de um gabinete 2" den, m.OC/W; t p temperatura de projeto do ambiente, o; t text temperatura calculada fora do gabinete, o; P; coeficiente levando em consideração a diminuição real pac de a diferença uniforme de temperatura (t p t ext) para edifícios que separam o ambiente aquecido do não aquecido (porão, sótão, etc. coeficiente Pl, que leva em consideração a perda de calor adicional através das cercas A temperatura ambiente calculada t p é geralmente). definido igual à temperatura calculada do ar na sala tB, oc, tendo em conta o seu possível aumento de altura em salas superiores a 4 m. A temperatura tB é tomada em função da finalidade da sala de acordo com o SNiP, correspondente à finalidade de. o edifício aquecido. A temperatura calculada no exterior do edifício significa a temperatura do ar exterior para o período frio ao calcular as perdas de calor através de recintos externos ou uma temperatura do ar superior a 4 m ao calcular as perdas de Te através de recintos internos. A magnitude da maior perda de calor através dos invólucros externos corresponderá ao coeficiente especificado de fornecimento de condições internas na sala K sobre, levando em consideração KOToporo e o valor text==tH é selecionado. No COOTBeTCT, com as normas actuais de perdas de calor das instalações, pelas quais é determinada a potência térmica calculada do sistema de aquecimento, são consideradas iguais à soma das perdas de calor através dos invólucros externos individuais, sem ter em conta a sua inércia térmica em tH= =tH 5, ou seja na temperatura média do ar externo do período de cinco dias mais frio, correspondente a K Ob == 0,92 Além do Toro, as perdas ou ganhos de calor através de 31 barreiras internas devem ser levadas em consideração se a temperatura nas salas adjacentes for menor ou maior. do que a temperatura na sala de projeto em 3 os e mais Resistência à transferência de calor do gabinete reduzida ou coeficiente de transferência de calor ero ko == l/RO,k, incluído na fórmula (2. 2), são aceitos de acordo com cálculos de engenharia térmica de acordo com os requisitos do atual SNiP "Engenharia Térmica de Construção" ou (por exemplo, para janelas, portas) de acordo com a organização do fabricante. Existe uma abordagem especial para calcular a perda de calor através de pisos sobre rpYHTe. A transferência de calor do ambiente abaixo através da estrutura do piso é um processo complexo. Considerando a proporção relativamente pequena da perda de calor através do piso na perda total de calor da sala, é utilizado um método de cálculo simplificado. A perda de calor através do piso localizado diretamente no rpYHTe é calculada por zona. Para isso, a superfície do piso é dividida em faixas de 2 m de largura, paralelas às paredes externas. A faixa mais próxima da parede externa é designada como a primeira zona, as próximas duas faixas como a segunda e a terceira e o resto da superfície do piso como a quarta zona. Se o cálculo da perda de calor for realizado em uma sala inundada, as zonas são contadas a partir do nível do solo ao longo do BHYT da superfície inicial da parede externa e mais adiante ao longo do piso. A superfície do piso na zona adjacente ao canto externo da sala apresenta maior perda de calor, portanto sua área na junção é levada em consideração duas vezes na determinação da área total da zona. O cálculo da perda de calor por cada zona é realizado de acordo com a fórmula (2.2), tomando ni (1 + ВИ==l,О. O valor Ro,i é considerado a resistência condicional à transferência de calor de um piso não isolado R H p, m 2 OS/W, que para cada zona é considerado igual: para a primeira zona 2.1; para a segunda zona 4.3 para a terceira zona 14.2 se a estrutura do piso apoiada em rpYHTe contiver camadas de materiais cuja condutividade térmica seja inferior a 1,2; C/(m OS), então tal piso é chamado de isolado. Neste caso, a resistência à transferência de calor de cada zona do piso isolado R y, m 2 sobre s/W, é tomada como Ry.l =: . n + L:( Oy.c J Ау.с)" (2 3) rde 8us espessura da camada isolante, m; Аус condutividade térmica do material da camada isolante, W/(m.OC). Perda de calor através pisos por laminados também são calculados por zona, apenas a resistência condicional à transferência de calor para cada zona de piso R l, m 2. o s/w, é considerada igual a 1,18 Ry.n (aqui, o entreferro e o piso em ripas são levados em consideração contabilizar como camadas isolantes. A área de edifícios individuais ao calcular as perdas de calor através deles deve ser calculada a partir do cumprimento de certas regras de medição. Estas regras, se possível, levam em consideração a complexidade do processo de transferência de calor através dos elementos do invólucro e prevêem aumentos e diminuições condicionais em áreas quando as perdas reais de calor MorYT são respectivamente maiores ou menores do que aquelas calculadas usando as fórmulas mais simples adotado. Via de regra, as áreas são determinadas por medições externas. As áreas das janelas, portas e claraboias são medidas ao longo da menor abertura do edifício. As áreas do teto e do piso são medidas entre os eixos das paredes internas e a superfície interna da parede externa. As áreas de piso por rpYHTY e lara são determinadas com sua divisão condicional em zonas, conforme indicado acima. As áreas das paredes externas em planta são medidas ao longo do perímetro externo 32 entre a rua externa do edifício e os eixos das paredes internas. As medições da altura da parede externa são realizadas: . no primeiro andar (dependendo da estrutura do piso) ou da superfície externa do piso ao longo do rpYHTY, ou da superfície da preparação sob a estrutura do piso em ripas, ou da superfície inferior do teto acima do subsolo ou porão não aquecido espaço para o piso puro do piso BToporo; . nos andares intermediários, da superfície do piso até a superfície do piso seguinte; . no piso superior, desde a superfície do piso até ao topo do sótão ou estrutura de telhado sem telhado. Caso seja necessário determinar a perda de calor através de radiadores internos, suas áreas são medidas de acordo com medições internas. As principais perdas de calor através das paredes, calculadas pela fórmula (2.2) em Bi == O, muitas vezes acabam sendo menores que as perdas reais de calor, pois isso não leva em consideração a influência de alguns fatores no processo de transferência de calor. As perdas de calor MorYT mudam visivelmente sob a influência da infiltração e exfiltração de ar através da espessura dos invólucros e fissuras neles, bem como sob a influência da irradiação solar e da radiação “negativa” da superfície externa dos invólucros em direção ao céu. A perda de calor da sala como um todo aumentará devido às mudanças de temperatura na altura, ao ar frio que entra pelas aberturas, etc. Essas perdas de calor adicionais são geralmente consideradas como acréscimos às perdas de calor principais. A quantidade de aditivos e sua divisão condicional de acordo com os fatores determinantes é a seguinte. Um acréscimo para orientação de acordo com os pontos cardeais (lados do horizonte) é feito em todas as cercas externas verticais e inclinadas (sua projeção na vertical). Os valores aditivos são obtidos de acordo com o diagrama da Fig. 2.1. Para edifícios públicos, administrativos e industriais, se houver duas ou mais paredes externas na sala, os acréscimos para orientação ao longo dos lados do horizonte para todas as cercas YKa acima são aumentados em 0,05 se um dos edifícios estiver voltado para norte, leste, centro BOCTOK e noroeste, ou em 0,1 em outros casos. Nos projetos padrão, esses acréscimos são de 0,08 para uma parede externa e 0,13 para duas ou mais paredes de um cômodo (exceto residencial) e 0,13 para todos os imóveis residenciais. Para edifícios localizados horizontalmente, um acréscimo de 0,05 é introduzido apenas para pisos não aquecidos do primeiro andar acima dos subterrâneos frios de edifícios em áreas com temperatura externa projetada de menos 40 °C e inferior, a partir de 33 s: :) n!O Figo. 2.1. Esquema de distribuição dos aditivos às principais perdas de calor para a orientação dos edifícios externos segundo as direções cardeais (lados do horizonte) Aditivo para a entrada de ar frio pelas portas externas (não equipadas com cortinas de ar ou térmicas de ar) quando são abertas para um pouco tempo na altura do edifício N, m, do planejamento médio do nível do solo até o topo da cornija, toma-se o centro das aberturas de exaustão da lanterna ou a boca do poço de ventilação: para portas triplas com dois vestíbulos entre na quantidade de Bi==0,2H, para portas duplas com vestíbulos entre elas 0,27H, para portas duplas sem vestíbulo 0,34N, para portas simples 0,22N. PARA portões externos na ausência de vestíbulo e cortinas de ar térmicas, o acréscimo é 3, na presença de vestíbulo no portão 1. Os acréscimos acima não se aplicam às portas e portões externos de verão e de emergência. Anteriormente, as normas previam um acréscimo de altura para salas com altura superior a 4 m, igual a 0,02 para cada metro de altura de parede superior a 4 m, mas não superior a 0,15. Esta tolerância leva em consideração o aumento da perda de calor na parte superior da sala, à medida que a temperatura do ar aumenta com a altura. Este requisito foi posteriormente removido dos regulamentos. Agora, em salas altas, é necessário fazer um cálculo especial da distribuição de temperatura ao longo da célula, de acordo com o qual é determinada a perda de calor através de paredes e revestimentos. Nas escadas, as variações de temperatura com a altura não são levadas em consideração. Exemplo 2.1. Vamos calcular a perda de calor através das paredes das instalações de um dormitório de dois andares localizado em Moscou (Fig. 2.2). Temperatura do ar exterior estimada para aquecimento tH 5== 26 °C. Os coeficientes de transferência de calor de edifícios externos k, W/(m 2 . 0 C), determinados por cálculos técnicos térmicos, bem como a partir de dados regulamentares ou de referência, são considerados iguais a: para paredes externas (Hc) 1,02; para sótão (Pt) 0,78; para janelas com vidro duplo em caixilharia de madeira (Até) 2,38; para portas duplas externas de madeira sem vestíbulo (Nd) 2,33; para as paredes internas da escada (Vs) 1,23; para uma única porta interna da escada para os corredores (Vd) 2.07. 34 4,86 ​​t 1 . 2 t 3,2 (:1t 3,2 f r""" O....,. .. ..;"T! ...... ...... C""-J p m I O l ( 20 I) 11 102 2 02 3.2 /С ю:-I с q rJ Fig. 2.2. 1, 2.2 e 2.3) Os pisos do primeiro piso (F) são ripados. Resistência térmica de entreferro fechado R vp == 0,172, m 2 .os/W, espessura do calçadão 5 == 0,04 m com condutividade térmica X == 0,175 W/(m. os). A resistência térmica das camadas isolantes KOHCT do piso é igual a: R B . rt + 0,3 I A == O) [ 72 + O.04/0 t 175 O 4З M2.0C/BT A perda de calor através do piso em ripas é determinada por zonas. Resistência condicional à transferência de calor, m 2 .os/W, e coeficiente de transferência de calor, W/(m 2 .0C), para zonas 1 e 11: RI ==!, 18(2, 1 + 0,43) == 3, 05 ; k:::; 1/3.05:;; O 3 2 8 IR = 1118(4,3 + 0,43) 5,6; k 1 == 1/5t 6 ;: O 178. Para piso de escada não isolado RI ;:::; 2,; kJ = O46S; RII == 4 W; k ii ;::; O 23 2.. A perda de calor através de invólucros individuais é calculada usando a fórmula (2.2). O cálculo está resumido na tabela. 2.1. 35 Tabela 2.1. Cálculo da perda de calor nas instalações 11;: ;:;;:; :r: "" 3 I!-:" :::=.: o s I fаl1МС!lOrннshe u:к: ./11 .о::с:I: premissas e r:1"() о n: m t cf ryp 1.,.. S J 2 l.Ql Zh la:R CONN iP-i" urrYu8dR) 20 nlT nnlJ I:D2. Sala p5ilHOUSE, 18 t Ic. TO Pll PlII sun 201 Residencial CONNipa url"1O8aya r 20 HaРШ";-"1 srns HI\ I (IorраЗДНiiЯ o:;; 11[ 9 g. r! Ija Mcp"l m:!Ii: ;:;: t; z 4 5 1"01:I: . . В i :) 171,2 18,0 1 8 16,4 4,4 Н,В са 6,4 6,4 11,4 15,1 15rB lt B 16,6 ... ......... O :Q: U ou r.. t- o 1:= ... ::.t: (1,10:!: :=;:; JO g -e- rC:I .-e- e- 8 o 6 7 v s..J- :t: I .. r.. ..::.. f:r ["(1 e o.... (ICI ou n.. i:::): IU . ..... 8: 46 46 46 46 46 4-4 f4 F4 44 (18 12) 46 46 4b bCHO I 9 -)i ;6a "I M ,..... Q.. 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