(для полиэтиленовых труб);
N = (Eн + Hиз) Cиз λиз (16)
(для однородного изоляционного слоя);
N = (Eн + Hиз) Cиз Vиз + (Eн + Hк) Cк Vк (17)
(для разнородного изоляционного слоя с элементами, защищающими изоляционный материал об обжатия).
В формулах (13) - (17):
1,05 - коэффициент, учитывающий потери тепла на инфильтрацию наружного воздуха; t′ср - средняя температура на уровне заложения нагревательных элементов за отопительный период, определяемая по формуле (18) настоящего Руководства, °С; tср.о - средняя температура наружного воздуха за отопительный период, принимаемая согласно данным главы СНиП по строительной климатологии и геофизике, °С; по - продолжительность отопительного периода, принимая согласно данным главы СНиП по строительной климатологии и геофизике, сут; Z - продолжительность работы системы обогрева в течение суток, принимаемая для водяных систем равной 24 ч; lт - коэффициент, учитывающий изменение стоимости тепла на перспективу, принимаемый согласно требованиям главы СНиП по строительной теплотехнике; Cт - приведенные затраты на производство и распределение тепловой энергии (стоимость тепла), руб/Гкал; Eн - нормативный коэффициент эффективности, принимаемый для районов Северной строительно-климатической зоны в соответствии с «Инструкцией по определению экономической эффективности капитальных вложений в строительстве» (СН 423-71) равным 0,08, год-1; Hтр, Hиз, Hк - общие нормы амортизационных отчислений, год-1, соответственно по трубопроводам, изоляции и элементам, защищающим изоляцию от обжатия (каркасу разнородного изоляционного слоя), принимаемые по Нормам амортизационных отчислений по основным фондам народного хозяйства СССР Госплана СССР; Стр, Сиз, Ск - удельные стоимости соответственно змеевикового нагревательного элемента, материалов изоляции и каркаса в деле, принимаемые по сметам на соответствующие виды работ для рассматриваемого района, с размерностями соответственно руб/м и руб/м3; k - коэффициент запаса по мощности систем обогрева, для водяных систем принимаемый равным 1,15; αlтр - коэффициент теплоотдачи поверхности труб, уложенных в воздушной прослойке, отнесенный к единице их длины, определяемый по формуле (19) настоящего Руководства, ккал/(м · ч · °С); Dтр, Dвн - наружный и внутренний диаметры трубопроводов, м; λп, λиз - коэффициенты теплопроводности соответственно полиэтилена и материала изоляции, ккал/(м · ч · °С); Vк, Vиз - объемы материала каркаса и изоляционного материала, необходимые для устройства разнородного изоляционного слоя с термическим сопротивлением, равные единице, ккал/(м · ч · °С), определяются соответственно по формулам (20) и (21) настоящего Руководства.
Средняя температура на уровне заложения нагревательных элементов за отопительный период t′cp определяется по формуле
t′ср = tв + (tср - tв) (tв - tср.о) / (tв - tн). (18)
Эта же температура принимается за основу при определении необходимой площади продухов в проветриваемом подполье согласно п. 1.8 настоящего Руководства.
В экономических расчетах стоимость тепла Cт допускается принимать по Прейскуранту № 09-01 «Тарифы на электрическую и тепловую энергию, отпускаемую энергосистемами и электростанциями Министерства энергетики и электрификации СССР».
Стоимость тепла для объектов, получающих тепловую энергию от собственных источников (в том числе в перспективе), рекомендуется определять расчетом.
Коэффициент теплоотдачи поверхности труб αlтр вычисляется по формуле
αlтр = 29,2 Dтр. (19)
Для водогазопроводных труб по ГОСТ 3262-75 с условным диаметром 15, 20 и 25 мм αlтр соответственно равен 0,622, 0,782 и 0,978 ккал/(м · ч · °С).
Объемы материала каркаса и изоляционного материала, необходимые для устройства разнородного изоляционного слоя с термическим сопротивлением, равным единице, Vк и Vиз, определяются по формулам:
(20)
(21)
где - относительная площадь (в сечении, перпендикулярном тепловому потоку), занимаемая материалом изоляции; Fиз, Fк - площади, занимаемые материалами изоляции и каркаса, м2; λк - коэффициент теплопроводности материала каркаса, ккал/(м · ч · °С);
г) определяется плотность теплового потока в подполье qн по формуле
qн = (tср - tн) n / R′экн; (22)
д) определяются необходимая удельная мощность системы обогрева qтр и шаг раскладки труб h по формулам:
qтр = k (qпл + qн); (23)
h = αlтр (τтр - tср) / qтр; (24)
е) определяются минимальные удельные приведенные затраты по системе обогрева и изоляционному слою цокольного перекрытия Пmin по формуле
Пmin = Птр + Пт + Пиз, (25)
где Птр, Пт, Пиз - удельные приведенные затраты соответственно по трубопроводам, расходу тепла и слою изоляции, руб/(м2 · год), определяемые по формулам:
Птр = M qтр / [k n (tср - tн)]; (26)
Пт = L / R′экн; (27)
Пиз = N (R′экн - R), (28)
здесь R - постоянная составляющая сопротивления теплопередаче от уровня заложения нагревательных элементов к воздуху подполья, м2 · ч · °С/ккал, определяемая по формуле
R = 1 / α″н + Rк.с + 1 / αн, (29)
где α″н - коэффициент теплоотдачи нижней грани воздушной прослойки, определяемый из системы уравнений (30) и (31) или по номограмме рис. 22 настоящего Руководства, ккал/(м2 · ч · °С); Rк.с - термическое сопротивление конструктивных слоев (стяжек, прослоек), м2 · ч · °С/ккал; αн - коэффициент теплоотдачи для зимних условий наружной поверхности цокольного перекрытия, принимаемый согласно указаниям главы СНиП по строительной теплотехнике, ккал/(м2 · ч · °С).
Коэффициент теплоотдачи нижней грани воздушной прослойки α′н при машинном счете определяется методом итераций из системы уравнений:
где Δt″ - перепад между средней температурой tср и температурой нижней грани прослойки, °С.
При ручном счете α′н определяют по номограмме рис. 22, принимая в качестве исходных данных qн и tв;
Рис. 22. Номограмма для определения α′н
ж) определяется толщина слоя утеплителя δиз по формулам:
для однородного изоляционного слоя
δиз = (R′экн - R) λиз; (32)
для разнородного изоляционного слоя
(33)
При замоноличивании труб в теплопроводные слои расчет нагревательных элементов продолжается в следующем порядке:
з) принимается ряд значений сопротивлений теплопередаче от уровня заложения нагревательных элементов к воздуху подполья из интервала 1 - 5. Дальше расчет выполняется для каждого принятого сопротивления;
и) определяют плотность теплового потока в подполье qн по формуле (22), заменяя в ней R′экн на R′н, и удельную мощность системы обогрева qтр - по формуле (23);
к) методом итераций определяется необходимый шаг раскладки труб h из формул:
для стальных труб
qтр = 2 π λт (τтр - tср) / {h ln[h / (π Dтр)]}; (34)
для полиэтиленовых труб
qтр = 2 π λт (τтр - tср) / [h {ln[h / (π Dтр)] + λт [ln(Dтр / Dвн)] / λп}], (35)
где λт - коэффициент теплопроводности замоноличивающего слоя, ккал/(м · ч · °С).
При ручном счете шаг раскладки стальных труб определяют по графикам рис. 23, принимая в качестве исходных данных значения Dтр и комплекса
2 π λт (τтр - tср) / qтр; (36)
Рис. 23. Графики для определения шага раскладки труб h при их замоноличивании и теплопроводном слое
л) проверяется разность температур поверхности пола по шагу раскладки труб Δτпл по формуле
Δτпл = qтр Rв y, (37)
где
(38)
В формуле (38)
x = 2 π λт Rв / h. (38а)
Для упрощения расчетов величину y рекомендуется определять по графику рис. 24.
Рис. 24. График для определения вспомогательной величины у
Если x ≥ 3 или если между замоноличивающим слоем и покрытием пола имеется воздушная прослойка (см. рис. 8, г, д), проверять Δτпл не следует.
Если при R′н = 1 м2 · ч · °С/ккал Δτпл окажется выше 2 °С, необходимо либо увеличить Rв, либо перейти к использованию поверхности пола в качестве теплоотдающей, либо, наконец, принять другие схемы заложения трубопроводов (см. рис. 8, г, д);
м) определяется необходимая длина трубопроводов, укладываемых на 1 м2, lтр по формуле
lтр = l / h; (39)
н) определяются приведенные затраты по устройству и эксплуатации трубопроводов нагревательных элементов Птр по формуле
Птр = (Eн + Hтр) Стр lтр; (40)
о) определяют приведенные затраты по разнородному или однородному слою изоляции цокольного перекрытия Пиз по формуле (28), заменяя в ней R′экн на R′н и предварительно вычисляя постоянную составляющую сопротивления теплопередаче R по формуле (для замоноличенных труб)
R = Rк.с + 1 / αн; (41)
п) определяют удельные приведенные затраты по расходу тепла Пт по формуле (27), заменяя в ней R′экн на R′н;
р) определяются суммарные приведенные затраты П по формуле (25);
с) строится график зависимости П = f(R′н) и по положению ее минимума определяются экономически целесообразное сопротивление теплопередаче от уровня заложения нагревательного элемента к воздуху подполья R′экн и минимальные удельные приведенные затраты Пmin;
т) по формулам (22), (23), (34) - (38), используя найденное значение R″экн, корректируют значения qн, qтр, h и Δτпл. Если хотя бы для одного предварительно принятого значения R′н, большего R′экн, Δτпл ≤ 2 °С, его при R′экн не вычисляют;
у) по формуле (32) или (33) определяется толщина слоя утеплителя δиз;
ф) по аналогии с предыдущим производится теплотехнический расчет цокольного перекрытия и нагревательных элементов для помещений и зон, исходные данные для которых (τсрпл, qпл) отличаются от характерных для рассматриваемого здания (для которых расчет выполнен), с той лишь разницей, что для них толщина утеплителя уже известна (не производится оптимизация сопротивления теплопередаче).
4.83. Количество нагревательных устройств и площадь пола, обогреваемого каждым из них, рекомендуется принимать в соответствии с п. 4.13 настоящего Руководства, предусматривая, чтобы устройства имели примерно одинаковые тепловую мощность и длину нагревательных элементов.
4.84. Гидравлический расчет нагревательных элементов производится по общим правилам. Невязка потерь напора в элементах не должна превышать 10 %. Запас располагаемого давления в элементах рекомендуется принимать равным 10 %.
4.85. Скорость движения теплоносителя в нагревательных элементах не должна превышать величин, приведенных в главе СНиП по проектированию отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, и быть менее 0,25 м/с.
4.86. Расчет дроссельных шайб, подбор насосов и электродвигателей следует выполнять по общим правилам.
4.87. После разработки проекта системы должны быть определены приведенные затраты на систему в целом (для сравнения с другими системами). При этом дополнительно учитываются приведенные затраты на устройство слоев цокольного перекрытия, отсутствующих в других системах, подающих и обратных трубопроводов нагревательных устройств и системы в целом, распределительных коллекторов, элементов автоматики защиты и т.п., а также затраты на обслуживание. Затраты на ремонт в силу их незначительности и наличия у всех рассматриваемых в настоящем Руководстве систем обогрева допускается не учитывать.
Воздушные системы обогрева
4.88. Допустимую разность температур поверхности пола по ходу движения воздуха рекомендуется принимать равной 2 °С.
Рис. 25. Расчетная схема цокольных перекрытий, оснащенных воздушной системой обогрева
4.89. Теплотехнический расчет воздушной системы обогрева при движении воздуха в воздушной прослойке или по каналам плит перекрытий (см. рис. 11; расчет приводится только применительно к стандартным пустотным плитам толщиной 0,22 м с диаметром каналов 0,159 м и их средним шагом, равным 0,2 м) выполняется в следующем порядке (расчетная схема приведена на рис. 25):
а) выбираются характерные помещения, для которых расчетные средние температуры τсрпл и плотности тепловых потоков qпл у поверхности иола (см. табл. 2) одинаковы. Такими, как правило, являются средние помещения;
б) определяются минимальная τminпл, максимальная τmaxпл (по ходу движения воздуха) и средняя τсрпл температура поверхности пола по формулам:
τminпл = tв - Δtн; (42)
τmaxпл = τminпл + Δτпл; (43)
τсрпл = τminпл + Δτпл / 2, (44)
где Δτпл - допустимая разность температур поверхности пола по ходу движения воздуха, принимаемая в соответствии с п. 4.88 настоящего Руководства;
в) определяются минимальная qminпл, максимальная qmaxпл и средняя qсрпл плотности тепловых потоков от прослойки в помещение. Минимальная плотность теплового потока имеет место на конечных участках прослойки по ходу движения воздуха, и ее рекомендуется принимать равной расчетной средней плотности теплового потока, приведенной в табл. 2. Максимальная и средняя плотности тепловых потоков определяются по формулам:
