а) выбираются площади, обогреваемые одним нагревательным устройством, определяется их общее количество и выбирается марка греющего кабеля. При этом следует руководствоваться рекомендациями пп. 4.33 и 4.34 настоящего Руководства, а также по возможности стремиться примерно к одинаковым площадям, обогреваемым устройствами, и их мощности;
б) определяются исходные данные для расчета и, согласно пп. 4.35 - 4.38, 4.46 и 4.47 настоящего Руководства, назначаются схема и глубина заложения кабеля;
в) определяются наиболее характерные исходные данные для расчета нагревательных элементов (τсрпл и qпл), и для них вычисляются необходимая средняя температура (в том числе средняя за отопительный период) на уровне заложения кабеля tср и t′ср и комплекс N. Расчет при этом выполняется по формулам (5) - (11), (16) - (18) и (20), (21);
г) определяется экономически целесообразное сопротивление теплопередаче от уровня заложения нагревательного элемента к воздуху подполья R′экн по формуле
(74)
где Сэ - приведенные затраты на производство и распределение электрической энергии (стоимость электроэнергии), коп/(кВт · ч).
В экономических расчетах допускается стоимость электроэнергии Сэ принимать по Прейскуранту № 09-01 «Тарифы на электрическую и тепловую энергию, отпускаемую Энергосистемами и электростанциями Министерства энергетики и электрификации СССР».
При использовании электроэнергии от собственных электростанций величину Сэ надлежит определять расчетом. При блокировании питания нагревательных элементов с электроплитами (см. рис. 5, в) стоимость электроэнергии рекомендуется учитывать только по топливной составляющей.
Величину Z, так же как и в воздушных системах для общественных зданий, при соответствующем обосновании допускается принимать равной 12 или 18 ч;
д) по формуле (22) определяется плотность теплового потока от уровня заложения нагревательных элементов в подполье qн;
е) вычисляются необходимые удельные и общие тепловые мощности нагревательных устройств qк и Qк по формулам:
qк = k (qпл + qн); Qк = qк Fк, (75)
где k - коэффициент запаса по мощности, для электрических систем принимаемый равным 1,1; Fк - площадь пола, обогреваемого одним нагревательным элементом, м2;
ж) определяется толщина изоляционного слоя δиз по формуле (32) или (33).
При заложении кабеля в воздушной прослойке постоянная составляющая сопротивления R определяется по формуле (29), а α′н - из формул (30) и (31) либо по номограмме рис. 22.
При замоноличивании кабеля R определяется по формуле (41);
з) определяется переменная часть удельных приведенных затрат для характерных помещений Пmin по формуле
(76)
н) определяются необходимый шаг раскладки h и температура поверхности изоляции τк или токопроводящей жилы τпр кабеля:
при замоноличивании в теплопроводные слои - решением системы уравнений (методом итераций или графически):
при укладке кабеля в воздушной прослойке - по формулам:
h = Fк Qк αl (A tср + C) / (0,86 U2 αl - A Q2к - B αl Q2к); (79)
τк = qк h / αl + tсp, (80)
где U - действующее значение напряжения, подаваемого на нагревательный элемент, В; A, B, C - основные характеристические коэффициенты греющих кабелей с размерностями соответственно Ом/(м · °С), Ом · ч/ккал и Ом/м, принимаемые по табл. 3; D = С / А, °С, принимается по табл. 3; Dк - внешний диаметр изоляции кабеля, принимаемый по соответствующим государственным стандартам или техническим условиям или по табл. 3, м; в качестве диаметра двухжильных плоских проводов принимается диаметр изоляции одной жилы; αl - коэффициент теплоотдачи поверхности изоляции кабеля, отнесенный к единице длины, ккал/(м · ч · °С), определяемый по формуле
αl = 0,2204 d0,375к + 0,196 dк, (81)
где dк - внешний диаметр изоляции кабеля, см.
Таблица 3
|
Марка кабеля или провода |
Dк, 103, м |
A · 103, Ом/(м · °С) |
В · 103, Ом · ч/ккал |
С, Ом/м |
|
F |
αl, ккал/(м · ч · °С) |
|
Специальные греющие провода и кабели |
|||||||
|
ПОСХП 1×1,1 |
2,3 |
0,6700 |
0,3020 |
0,1340 |
222,0 |
1,078 |
0,173 |
|
ПОСХВ 1×1,1 |
2,9 |
0,6700 |
0,7050 |
0,1340 |
250,0 |
1,205 |
0,195 |
|
ПОСХВТ 1×1,1 |
3,4 |
0,4140 |
0,4010 |
0,0827 |
440,0 |
1,205 |
0,212 |
|
КНМСН 0,785 |
5,0 |
0,9100 |
0,1160 |
0,2000 |
252,0 |
1,031 |
0,267 |
|
КНМСН 1,131 |
6,0 |
0,6800 |
0,0870 |
0,1500 |
376,0 |
1,038 |
0,297 |
|
Провода, допускаемые к использованию как греющие |
|||||||
|
ПВЖ 1×1,4 |
3,0 |
0,4140 |
0,3440 |
0,0827 |
416,0 |
1,166 |
0,200 |
|
ПВЖ 1×1,8 |
3,4 |
0,2510 |
0,1740 |
0,0503 |
726,0 |
1,147 |
0,212 |
|
ППЖ 1×1,4 |
3,0 |
0,4140 |
0,1950 |
0,0827 |
416,0 |
1,094 |
0,200 |
|
ППЖ 1×1,8 |
3,4 |
0,2510 |
0,0990 |
0,0503 |
726,0 |
1,083 |
0,212 |
|
ПТВЖ 2×0,6 |
2,0 |
2,2600 |
2,9600 |
0,4520 |
62,5 |
1,215 |
0,164 |
|
ПТВЖ 2×1,2 |
2,8 |
0,5650 |
0,5210 |
0,1130 |
292,0 |
1,177 |
0,192 |
|
ПТВЖ 2×1,8 |
3,6 |
0,2510 |
0,1900 |
0,0503 |
7550,0 |
1,167 |
0,220 |
|
ПТПЖ 2×0,6 |
2,0 |
2,2600 |
1,6800 |
0,4520 |
62,5 |
1,122 |
0,164 |
|
ПТПЖ 2×1,2 |
2,8 |
0,5650 |
0,2950 |
0,1130 |
2920,0 |
1,100 |
0,192 |
|
ПТПЖ 2×1,8 |
3,6 |
0,2510 |
0,1080 |
0,0503 |
7550,0 |
1,095 |
0,220 |
|
АППВ 2×2,5 |
3,4 |
0,0466 |
0,0324 |
0,0104 |
3910,0 |
1,147 |
0,212 |
|
ДПВ 1×2,5 |
3,4 |
0,0466 |
0,0324 |
0,0104 |
3910,0 |
1,147 |
0,212 |
|
АППП 2×2,5 |
3,4 |
0,0466 |
0,0184 |
0,0104 |
3910,0 |
1,083 |
0,212 |
|
АПП 1×2,5 |
3,4 |
0,0466 |
0,0184 |
0,0104 |
3910,0 |
1,083 |
0,212 |
Примечания: 1. Для проводов марок АППВ, АППП, АПВ и АПП D = 228 °С, для всех остальных D = 200 °C.
2. Для проводов марок АППВС и АПППС характеристики такие же, как для проводов марок АППВ и АППП.
При ручном счете αl рекомендуется определять по графику рис. 28. Для наиболее часто применяемых в системах обогрева кабелей значения αl приведены в табл. 3.
Рис. 28. График для определения коэффициента теплоотдачи αl поверхности изоляции кабеля
При ручном вычислении шага раскладки h и температуры токопроводящей жилы τпр замоноличенного кабеля допускается применение следующих упрощенных формул:
h = [2 π λт Fк Qк (A tср + C) + A Q2к b] / (1,72 π λт U2 - a A Q2к); (82)
τпр = qк (a h + b) / (2 π λт) + tсp, (83)
где а и b - параметры линеаризованной зависимости (83), используемой вместо выражения (78), определяемые по формулам:
при значении h от 0,04 до 0,15 м
a = -2,535 - lnDк + 2 π λт B / A; b = -0,086; (84)
при значении h от 0,15 до 0,25 м
a = -1,76 - lnDк + 2 π λг B / A; b = -0,1966. (85)
При укладке кабеля в воздушной прослойке температура на поверхности изоляции может быть определена по номограмме рис. 29, если в качестве исходных данных принять следующие величины: U / Qк, E, F, tcp, D, где Е, F - дополнительные характеристические коэффициенты греющих кабелей, определяемые по формулам:
E = 0,86 αl / A; (86)
F = 1 + B αl A (87)
или по табл. 3.
Рис. 29. Номограмма для определения температуры поверхности изоляции кабеля τк при его заложении в воздушной прослойке
При определении τк по номограмме шаг раскладки кабеля h вычисляется по формуле
h = αl (τк - tср) / qк. (88)
Если τк или τпр оказались ниже допустимых (60 или 70 °С), а h больше минимально допустимого значения, расчет продолжают. В противном случае делают перерасчет.
Снижения значений τк или τпр можно достичь двумя путями: марку кабеля заменить маркой с меньшим коэффициентом C; разделить Fк и Qк на две части, оставив для каждой прежнее значение U (один нагревательный элемент заменить двумя).
Увеличить шаг раскладки можно заменой марки кабеля маркой с большим коэффициентом C или увеличением Fк, например, укладкой одного нагревательного элемента в двух смежных помещениях. В последнем случае, если в указанных помещениях различны температурные режимы полов (τсрпл или qпл) либо различны условия заложения кабеля (воздушная прослойка или замоноличивающий слой), в п. 4.96е определяются тепловые мощности частей нагревательного элемента, уложенных в пределах каждого из помещений Qк1, Qк2 по формулам:
Qк1 = qк1 Fк1; Qк2 = qк2 Fк2, (89)
а затем определяется распределение падений напряжения на этих частях U1 и U2 по формулам:
U1 = U Qк1 / (Qк1 + Qк2); U2 = U Qк1 / (Qк1 + Qк2). (90)
Дальнейший расчет ведется для каждого помещения отдельно с использованием значений U1, qк1, Qк1, Fк1 и U2, qк2, Qк2, Fк2;
к) для замоноличенного кабеля без воздушной прослойки между замоноличивающим слоем и покрытием пола по формуле (37) проверяется разность температур поверхности пола по шагу раскладки Δτпл (с заменой qтр на qк). При ручном счете величина y определяется по графику рис. 24. Указанная разность не должна превышать 2 °С;
л) определяется необходимая длина кабеля в элементе или в его частях, уложенных в помещениях с различным температурным режимом полов, Lк по формуле
Lк = Fк / h; (91)
м) определяются расчетное электрическое сопротивление элемента или его частей rt и ток I по формулам:
rt = Lк (A τк + B Qк / Lк + C); (92)
или
rt = Lк (A τпр + C); (93)
I = U / rt; (94)
н) вычисляется мощность, рассеиваемая элементом или его частями, по формуле
U2 / rt = Qк / 0,86. (95)
Равенство левой и правой частей уравнения (95) свидетельствует об отсутствии ошибок в электротепловом расчете нагревательных элементов. Отклонение правой и левой частей уравнения не допускается свыше 1 %.
С использованием величин Fк, h и Lк, согласно п. 4.48 настоящего Руководства, определяется геометрия раскладки кабеля.
4.97. Расчет питающих линий групповых сетей нагревательных устройств, а также заземления либо зануления экранирующих сеток следует производить в соответствии с «Правилами устройства электроустановок» (ПУЭ), «Указаниями по проектированию электрооборудования жилых зданий» (СН 297-64) и «Инструкцией по проектированию электрооборудования общественных зданий массового строительства» (СН 543-82).
4.98. Электрическую сеть, питающую нагревательные устройства систем обогрева, надлежит рассчитывать по нагреву током нагрузки и по потере напряжения. Допустимые потери напряжения должны определяться исходя из следующих данных:
снижение напряжения у наиболее удаленных нагревательных устройств в нормальном режиме работы не должно быть более 2,5 % расчетного напряжения устройств. Наибольшее напряжение на устройстве не должно превышать 105 % расчетного;
в аварийных режимах напряжение у удаленных нагревательных устройств не должно снижаться более чем на 10 % расчетного.
4.99. При расчете внутренних и наружных электросетей нагрузку нагревательных устройств систем обогрева следует принимать с коэффициентом одновременности, равным единице.
4.100. После окончания работ по проектированию системы обогрева следует определить приведенные затраты на систему в целом, в которые дополнительно (кроме затрат на электроэнергию и слой изоляции цокольного перекрытия) включаются затраты по конструктивным слоям цокольного перекрытия, отсутствующим в других системах, по нагревательным элементам, щитам управления, групповым сетям и питающим линиям, распределительным щитам и т.п.
