содержание   ..   274  275  276  277  278  279  ..

ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО «ГАЗПРОМ»

Стандарт организации

Документы нормативные для проектирования, строительства и эксплуатации объектов ОАО «Газпром»

МЕТОДИКА РАСЧЕТА СИСТЕМ ЛУЧИСТОГО ОТОПЛЕНИЯ

СТО Газпром 2-1.9-440-2010

Москва 2010

ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО «ГАЗПРОМ»

СТАНДАРТ ОРГАНИЗАЦИИ

МЕТОДИКА

РАСЧЕТА СИСТЕМ ЛУЧИСТОГО ОТОПЛЕНИЯ

СТО Газпром 2-1.9-440-2010

ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО «ГАЗПРОМ»

Открытое акционерное общество «Газпром промгаз» Общество с ограниченной ответственностью «Газпром экспо»

Москва 2010

Предисловие

1. РАЗРАБОТАН

   
    

2. ВНЕСЕН

   
    

3. УТВЕРЖДЕН

   И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ

   
    

4. ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Открытым акционерным обществом «Газпром промгаз»

Управлением энергосбережения и экологии Департамента по транспортировке, подземному хранению и использова- нию газа ОАО «Газпром»

распоряжением ОАО «Газпром» от 04 марта 2010 г. № 43

Содержание

1. Область применения 1

2. Нормативные ссылки 1

3. Термины, определения и сокращения 2

4. Обозначения 4

5. Применение систем лучистого отопления 6

   1. Области целесообразного применения систем лучистого отопления 6

   2. Особенности применения систем лучистого отопления

      с газовыми инфракрасными излучателями 7

6. Алгоритм расчета тепловой нагрузки на систему лучистого отопления 8

   1. Общие положения 8

   2. Определение потерь теплоты через ограждающие конструкции 8

   3. Определение потерь теплоты за счет инфильтрации наружного воздуха 10

   4. Определение потерь теплоты на нагревание материалов, оборудования

      и транспортных средств 11

   5. Определение поступлений теплоты в помещение от технологического

      оборудования и других источников 11

   6. Определение тепловой нагрузки на систему лучистого отопления 12

7. Алгоритм расчета облученности помещения при использовании

   системы лучистого отопления с темными излучателями 12

   1. Общие положения 12

   2. Определение температуры отражателя 12

   3. Определение мощности излучения и лучистого коэффициента

      полезного действия излучателя 16

   4. Расчет интенсивности теплового облучения в контрольных точках 16

8. Алгоритм расчета облученности помещения при использовании системы

   лучистого отопления со светлыми излучателями 18

   1. Общие положения 18

   2. Определение температуры отражателя 18

   3. Определение мощности излучения и коэффициента полезного

      действия излучателя 20

   4. Расчет интенсивности теплового облучения в контрольных точках 20

9. Проверка выполнения условий теплового комфорта 22

10. Алгоритм поиска оптимального варианта системы лучистого отопления 23

    1. Постановка задачи оптимизации 23

    2. Алгоритм расчета оптимального размещения излучателей 23

       Приложение А (справочное) Справочные таблицы 25

       Приложение Б (рекомендуемое) Примеры расчетов 30

       Приложение В (рекомендуемое) Таблицы для расчета температуры отражателя 46

       Библиография 51

       Введение

       
        

       Настоящий стандарт предназначен для использования при проектировании систем лучистого отопления как одного из наиболее перспективных направлений повышения энер- гоэффективности систем отопления производственных и общественных зданий и помещений.

       Стандарт разработан ОАО «Газпром промгаз» в рамках договора от 10.09.2008

       № 1016-08-2.

       Работа выполнена в НТЦ «Энергоэффективность» авторским коллективом в составе: С.А. Крупенников – главный научный сотрудник, О.Г. Рогинский – старший научный сотрудник, Т.Н. Теленкова – старший научный сотрудник.

       От Управления энергосбережения и экологии Департамента по транспортировке, подземному хранению и использованию газа ОАО «Газпром» в разработке стандарта прини- мали участие: А.Г. Ишков – начальник Управления, заместитель начальника Департамента, Е.В. Дедиков – заместитель начальника отдела, Е.С. Фомичев – главный технолог.

       
        

       

       

       СТАНДАРТ ОТКРЫТОГО АКЦИОНЕРНОГО ОБЩЕСТВА «ГАЗПРОМ» МЕТОДИКА РАСЧЕТА СИСТЕМ ЛУЧИСТОГО ОТОПЛЕНИЯ

       
        

       Дата введения – 2010-12-30

       
        

       1. Область применения

          
           

          1. Настоящий стандарт устанавливает единые правила расчета систем лучистого отоп- ления производственных и общественных зданий и помещений.

          2. Положения настоящего стандарта обязательны для применения структурными под- разделениями, дочерними обществами и организациями ОАО «Газпром» при проектировании или проведении поверочных расчетов систем лучистого отопления.

             
              

       2. Нормативные ссылки

          
           

          В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты: ГОСТ 12.1.005-88 Система стандартов безопасности труда. Общие санитарно-гигие-

          нические требования к воздуху рабочей зоны

          ГОСТ 30494-96 Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помеще-

          ниях

          
           

          СТО Газпром РД 1.2-137-2005 Рекомендации по проектированию систем газового

          лучистого отопления и газового воздушного отопления производственных и общественных зданий

          СТО Газпром 2-3.5-051-2006 Нормы технологического проектирования магистральных газопроводов

          СТО Газпром 2-1.9-362-2009 Методика расчета автономных систем воздушного отоп-

          ления

          
           

          Примечание– При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие

          ссылочных стандартов по соответствующим указателям, составленным на 1 января текущего года, и информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный документ заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться замененным (изме- ненным) документом. Если ссылочный документ отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

       3. Термины, определения и сокращения

          
           

          В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими опреде- лениями и сокращения:

          1. газовое лучистое отопление: Отопление помещения и/или обогрев рабочих мест с помощью газовых инфракрасных излучателей.

          2. светлый газовый инфракрасный излучатель: Прибор, предназначенный для отопле- ния и/или обогрева рабочих мест и оборудованный инжекционной горелкой с излучающей насадкой и отражателем.

             Примечание– Температура наружной поверхности излучающей насадки светлого ГИИ обычно находится в пределах 750 °С – 950 °С.

          3. темный газовый инфракрасный излучатель: Прибор, предназначенный для отопле- ния и/или обогрева рабочих мест и оборудованный дутьевой автоматической горелкой, размещенной внутри излучающей трубы, и отражателем.

             Примечание– Температура наружной поверхности излучающей трубы темного ГИИ обычно находится в пределах 250 °С – 600 °С.

          4. отражатель: Теплоотражающий экран, участвующий в формировании простран- ственного распределения теплового потока, испускаемого излучателем.

          5. поток излучения: Количество теплоты, переносимой излучением в единицу времени через заданную поверхность.

          6. поток собственного излучения: Поток излучения, испускаемого телом и зависящего только от температуры и радиационных свойств данного тела.

          7. поток эффективного излучения: Поток излучения, равный сумме потоков собствен- ного и отраженного излучения.

          8. поток результирующего излучения: Поток излучения, равный разности потоков поглощенного и собственного излучения.

             Примечание– Для непрозрачных тел поток результирующего излучения также равен разно- сти потоков падающего и эффективного излучения.

          9. плотность потока излучения: Отношение потока излучения, приходящегося на эле- ментарную поверхность, к площади этой поверхности.

          10. угловой коэффициент излучения: Коэффициент, характеризующий вклад эффек- тивного излучения одной поверхности в поток, падающий на другую поверхность.

          11. разрешающий угловой коэффициент излучения: Коэффициент, характеризующий вклад собственного излучения одной поверхности в поток, падающий на другую поверхность, с учетом многократных отражений на всех поверхностях, участвующих в радиационном теплообмене.

          12. отражательная способность: Доля потока падающего излучения, отражаемая телом.

          13. абсолютно черное тело: Тело, поглощающее все падающее на него излучение.

          14. степень черноты: Отношение плотности потока собственного излучения тела к плотности потока излучения абсолютно черного тела при той же температуре.

          15. контрольная плоскость: Горизонтальная плоскость, расположенная на высоте 1,7 м над уровнем пола.

          16. интенсивность теплового облучения: Плотность потока излучения, падающего на контрольную плоскость.

          17. коэффициент облучения: Коэффициент пропорциональности между интенсив- ностью теплового облучения и плотностью потока эффективного излучения, испускаемого излучающей поверхностью.

          18. контрольные точки: Точки, в которых производится расчет интенсивности тепло- вого облучения.

          19. угол облучения: Угол, под которым поток излучения, испускаемого излучателем, падает в контрольную точку.

          20. облученность помещения: Значения интенсивности теплового облучения в конт- рольных точках.

          21. коэффициент теплоотдачи: Коэффициент, произведение которого на разность температур между внешней поверхностью тела и окружающей средой, равно плотности пере- носимого между ними теплового потока.

          22. коэффициент теплопередачи: Коэффициент, произведение которого на разность температур между внутренней поверхностью тела и окружающей средой равно плотности переносимого между ними теплового потока.

          23. тепловая мощность излучателя: Количество теплоты, выделяющейся в излучателе в единицу времени в результате сгорания топлива.

          24. теплопроизводительность излучателя: Суммарный (лучистый и конвективный) теп- ловой поток, поступающий от излучателя в отапливаемое помещение.

          25. мощность излучения: Лучистый поток, поступающий от излучателя в отапливаемое помещение.

          26. общий коэффициент полезного действия излучателя: Отношение теплопроизводи- тельности излучателя к его тепловой мощности.

          27. лучистый коэффициент полезного действия излучателя: Отношение мощности излучения к тепловой мощности излучателя.

          28. тепловая потребность помещения: Тепловой поток, который необходимо подавать в отапливаемое помещение для обеспечения нормативного значения температуры воздуха.

          29. тепловая нагрузка на систему лучистого отопления: Тепловой поток, создаваемый излучателями и численно равный тепловой потребности помещения.

       3.30 постоянное рабочее место: Место, на котором работающий находится большую часть своего рабочего времени (более 50 % или более 2 ч непрерывно). Если при этом работа осуществляется в различных пунктах рабочей зоны, постоянным рабочим местом считается вся рабочая зона.

       [ГОСТ 12.1.005-88, приложение 1, пункт 4]

        

       
        

       3.31 непостоянное рабочее место: Место, на котором работающий находится меньшую часть (менее 50% или менее 2 ч непрерывно) своего рабочего времени.

       [ГОСТ 12.1.005-88, приложение 1, пункт 5]

        

       1. алгоритм: Система операций или вычислений, которая после их выполнения в определенном порядке приводит к решению поставленной задачи.

       2. В настоящем стандарте применены следующие сокращения: ГИИ – газовый инфракрасный излучатель;

       ГИС – газоизмерительная станция; ГРС – газораспределительная станция; ГСМ – горючесмазочные материалы; КС – компрессорная станция;

       КПД – коэффициент полезного действия;

       КТП – компрессорная трансформаторная подстанция; КЦ – компрессорный цех;

       ПДК – предельно допустимая концентрация; РЭБ – ремонтно-эксплуатационный блок; ХВО – химводоочистка.

       
        

       4 Обозначения

       
        

       В настоящем стандарте применены следующие обозначения:

       Lп – длина помещения, м; Вп – ширина помещения, м; Нп – высота помещения, м;

       Vп – внутренний объем помещения, м3;

       tн – расчетная температура наружного воздуха, °С; tв – расчетная температура внутреннего воздуха,°С; Qп – тепловая потребность помещения, Вт;

       T – температура, К;

       F – площадь поверхности, м2;

        – степень черноты;

       R = 1– – отражательная способность;

       Qпад, i – поток излучения, падающего на i-ю поверхность, Вт; Qэф, i – поток эффективного излучения i-й поверхности, Вт; Qрез, i – поток результирующего излучения i-й поверхности, Вт;

       k, i – угловой коэффициент излучения с k-й на i-ю поверхность;

       Фk, i – разрешающий угловой коэффициент излучения с k-й на i-ю поверхность.

       qэф – плотность потока эффективного излучения, Вт/ м2;

       qобл – интенсивность теплового облучения, Вт/м2;

       0 = 5,67· 10-8 Вт/( м2К4) – постоянная Стефана – Больцмана;

       Qгаз – тепловая мощность излучателя, Вт;

       Qизл – теплопроизводительность излучателя, Вт;

       Qлуч – мощность излучения, Вт;

       Qот – тепловая нагрузка на систему отопления, Вт;

       общ – общий КПД излучателя;

       изл – лучистый КПД излучателя;

        – угол облучения, рад;

       1– угол облучения, для которого боковая поверхность отражателя начинает экраниро- вать излучающую поверхность, рад;

       2 – угол облучения, начиная с которого боковая поверхность отражателя полностью экранирует излучающую поверхность, рад;

       Qсло – тепловая нагрузка на систему лучистого отопления, Вт;

       
        

       Индексы:

       0 – условная поверхность, замыкающая полость излучателя; 1 – излучающая поверхность;

       2 – внутренняя поверхность отражателя.

       1. Применение систем лучистого отопления

          
           

          1. Области целесообразного применения систем лучистого отопления

             1. Размещение ГИИ не допускается:

                • во взрывоопасных зонах производственных и складских помещений;

                • в помещениях подвальных и цокольных этажей;

                • зданиях V степени огнестойкости;

                • зданиях любой степени огнестойкости классов конструктивной пожарной опасности С1, С2 и С3 – по СП 7.13130.2009 [1] (пункт 5.11);

                • в системах отопления и обогрева административно-бытовых помещений – по СТО Газпром РД 1.2-137 (пункт 5.2).

                  Примечание –Классификация зданий по степени огнестойкости и конструктивной пожарной опасности приведена в СНиП 21-01-97 [2].

             2. Размещение ГИИ допускается:

                • на открытых и полуоткрытых площадках;

                • в общественных помещениях с непостоянным пребыванием людей – по СНиП 41-01-2003 [3] (пункт 6.3.8);

                • отдельных производственных и складских помещениях, указанных в пунктах 5.1.4 и 5.1.5.

             3. Системы лучистого отопления и обогрева с темными ГИИ допускается применять:

                • в производственных и складских помещениях категории В2, В3, В4 (без выделения горючей пыли и аэрозолей или с выделением негорючей пыли) класса функциональной пожарной опасности Ф5.1 и Ф5.2 (кроме стоянок автомобилей, книгохранилищ, архивов, высокостеллажных складов);

                • производственных и складских помещениях категорий Г и Д – по СП 7.13130.2009 [1] (пункт 5.11).

                  Примечания

                  1. Классификация помещений по функциональной пожарной опасности приведена в СНиП 21-01-97 [2].

                  2. Определение категорий помещений по взрывопожарной и пожарной опасности приведено в Федеральном законе [4] и НПБ 105-2003 [5].

                  3. Перечень производственных и складских помещений объектов магистральных газопроводов категорий В2–В4, Г, Д приведен в таблице А.1 (приложение А).

             4. Системы лучистого отопления и обогрева со светлыми ГИИ допускается приме- нять в производственных и складских помещениях категорий Г и Д без выделений пыли и аэрозолей – по СТО Газпром РД 1.2-137 (пункт 5.2).

             5. Системы лучистого отопления с ГИИ следует применять:

                • для отопления высоких (более 5 м) помещений без перегрева воздуха в подпотолоч- ном пространстве;

                • создания в помещении зон с различными температурными режимами при отсутствии интенсивного движения воздуха;

                • локального обогрева рабочих мест в неотапливаемых и отапливаемых помещениях с температурой воздуха ниже нормируемой, на открытых и полуоткрытых площадках;

                • отопления складских помещений и малопосещаемых рабочих мест.

             6. Системы лучистого отопления с темными ГИИ должны предусматриваться наряду с автономными котельными в качестве основных источников децентрализованного тепло- снабжения – по ВРД 39-1.8-055-2002 [6] (пункт 14.3).

       1. Особенности применения систем лучистого отопления с газовыми инфракрасными излучателями

          1. При использовании систем лучистого отопления температура воздуха в обслужи- ваемой (рабочей) зоне должна быть не менее чем на 1 °С ниже максимально допустимой температуры в холодный период года и не должна быть ниже минимально допустимой темпе- ратуры в холодный период года более чем на 3 °С для общественных и на 4 °С для производ- ственных помещений – по СНиП 41-01-2003 [3] (пункт 5.7).

          2. Размещение ГИИ следует предусматривать в верхней зоне помещения, на высоте не менее 4 м от поверхности пола обогреваемой зоны – по СТО Газпром РД 1.2-137 (пункт 6.6).

       5.2.3. Для обеспечения условий теплового комфорта на рабочих местах, расположен- ных вдоль наружных стен здания, при выборе схемы размещения ГИИ необходимо пред- усматривать облучение наружных стен на высоту не менее 2 м от пола (высоту рабочей зоны).

       1. Максимальное значение лучистого КПД темных ГИИ обеспечивается при их горизонтальном расположении.

       2. При проектировании вентиляции в помещениях, оборудованных светлыми ГИИ, помимо расчета воздухообмена по технологическим вредностям, должен выполняться расчет из условия допустимых концентраций вредных веществ в воздухе рабочей зоны и на рабочих местах, расположенных выше уровня установки ГИИ, – по СТО Газпром РД 1.2-137 (пункт 11.2).

       3. При использовании светлых ГИИ отапливаемое помещение должно быть обору- довано системой приточно-вытяжной вентиляции, а раздача приточного вентиляционного воздуха организована таким образом, чтобы он поступал в рабочую зону без перемешивания с продуктами сгорания. При этом концентрация вредных веществ в воздухе, поступающем в помещение от системы отопления, не должна превышать 30 % от значений ПДК в воздухе

          рабочей зоны, установленных ГОСТ 12.1.005. Для соблюдения этого требования должен быть предусмотрен постоянный автоматический контроль содержания вредных веществ в воздухе рабочей зоны – по СТО Газпром РД 1.2-137 (пункты 11.1; 11.4; 7.11; 7.12).

       4. Концентрация вредных веществ в выбросах в атмосферу от систем газового лучи- стого отопления не должна превышать максимальных разовых ПДК для атмосферного воздуха населенных мест – по СТО Газпром РД 1.2-137 (пункт 7.13).

       5. Система газового лучистого отопления должна быть оборудована средствами автоматического регулирования, защиты, контроля и сигнализации, обеспечивающими безопасную эксплуатацию ГИИ без постоянного обслуживающего персонала – по СТО Газпром РД 1.2-137 (пункт 12.1).

       
        

       1. Алгоритм расчета тепловой нагрузки на систему лучистого отопления

          
           

          1. Общие положения

             Расчет проводят в соответствии с 6.3.4 СНиП 41-01-2003 [3]. Последовательность расчета:

             • определение потерь теплоты через ограждающие конструкции;

             • определение потерь теплоты за счет инфильтрации наружного воздуха;

             • определение потерь теплоты на нагревание материалов, оборудования и транспорт- ных средств;

             • определение поступлений теплоты в помещение от технологического оборудования и других источников;

             • определение тепловой нагрузки на систему отопления.

               
                

          2. Определение потерь теплоты через ограждающие конструкции

             1. В качестве исходных данных для расчета используют следующие параметры температурного режима:

                • расчетную температуру наружного воздуха – температуру воздуха наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 – по СНиП 23-01-99 [7] (таблица 1, графа 5) и СНиП 41-

                  01-2003 [3] (пункт 5.10);

                  в

                   

                • температуры в соседних помещениях t ,°С, если они отличаются от температуры внутреннего воздуха более чем на 3 °С – по СНиП 41-01-2003 [3] (пункт 6.3.4);

                • расчетную температуру внутреннего воздуха – по 5.2.1 и таблицам А.2–А.4 (приложе- ние А).

В производственных помещениях площадью более 50 м2 на одного работающего сле- дует обеспечивать расчетную температуру воздуха на постоянных рабочих местах и более низкую (но не ниже 10 °С) на непостоянных рабочих местах – по СНиП 41-01-2003 [3] (пункт 5.1).

В производственных и общественных помещениях отапливаемых зданий, когда они не используются и в нерабочее время, можно принимать расчетную температуру воздуха ниже нормируемой, но не ниже 5 °С в производственных помещениях и 12 °С в общественных помещениях – по СНиП 41-01-2003 [3] (пункт 5.1).

1. Площади поверхностей наружных ограждающих конструкций определяются по внутренним размерам здания – по СП 23-101-2004 [8] (пункт 5.4.5).

2. Приведенное сопротивление теплопередаче дверей и ворот должно составлять не менее 60 % от приведенного сопротивления теплопередаче наружных стен.

   1

    

3. Потери теплоты через ограждения помещения Q—, Вт, определяются по формуле

    (6.1)

   где Q  – потери теплоты через вертикальные несветопрозрачные ограждающие конструкции (наружные стены, двери и ворота), Вт;

   Q  – потери теплоты через потолочное перекрытие, Вт;

   Q  – потери теплоты через пол на грунте или лагах, а также стены подвальных этажей и технических подвалов, расположенных ниже уровня земли, Вт;

   – потери теплоты через светопрозрачные конструкции (окна, зенитные фонари), Вт.

4. Потери теплоты через вертикальные несветопрозрачные ограждающие конструк- ции определяются по формуле

   
    

   
    

   нс

    

   где 

   

   (6.2)

   • поправочный коэффициент, учитывающий ориентацию ограждения по сторонам

     света и угловое расположение помещения – по таблице А.5 (приложение А);

      

     дв и вр – поправочные коэффициенты, учитывающие врывание холодного воздуха через

     наружные двери или ворота в помещение, не оборудованное воздушно-тепловыми завесами – по таблице А.6 (приложение А). При наличии воздушно-тепловых завес поправочные коэффициенты равны 1;

     F     2

     нс, Fвс, Fдв, F вр– площади наружных и внутренних стен, дверей и ворот, м ;

     R    

     нс, Rвс, R дв, Rвр – приведенные сопротивления теплопередаче наружных и внутренних

     стен, дверей и ворот, (м2· °С)/Вт – по СП 23-101-2004 [8] (подраздел 9.1);

     tx – температура воздуха за ограждениями (tx = tн для наружных ограждений, tx = t в для внутренних ограждений), °С.

5. Потери теплоты через потолочное перекрытие Q , Вт, определяются по формуле

    (6.3)

   где F  – площадь перекрытия, м2;

   R  – приведенное сопротивление теплопередаче перекрытия, (м2 · °С)/Вт – в соответствии с СП 23-101-2004 [8] (пункт 10.1);

   tx – температура воздуха над перекрытием (tx = tн для наружного перекрытия, tx = t в для внутреннего перекрытия) , °С.

6. Потери теплоты через пол на грунте или лагах, а также стены подвальных этажей и технических подвалов, расположенных ниже уровня земли Q, Вт, определяются по формуле

    (6.4)

   где F  и R  – площади, м2, и приведенные сопротивления теплопередаче, (м2 · °С)/Вт, четырех расчетных зон, выделенных в пределах пола в соответствии с СП 23-101-2004 [8] (подраздел Я.1).

   Примечание – В формуле (6.4) символ  обозначает суммирование по расчетным зонам.

7. Потери теплоты через светопрозрачные конструкции , Вт, определяются по формуле

 (6.5)

где – площади, м2, и приведенные сопротивления теплопередаче светопрозрачных конструкций, (м2 · °С)/Вт – в соответствии с СП 23-101-2004 [8] (раздел 9);

– отношение площади остекления к площади заполнения светового проема – по СП 23-101-2004 [8] (пункт 9.4.3).

Примечание – В формуле (6.5) символ  обозначает суммирование по всем светопрозрачным конструкциям.

1. Определение потерь теплоты за счет инфильтрации наружного воздуха

   1. Интенсивность потерь теплоты за счет инфильтрации наружного воздуха через воздухопроницаемые элементы ограждающих конструкций (окна, фонари, двери, ворота) в, Вт/(м2 · °С), или через стыки между панелями наружных стен  в, Вт/(м · °С), равна

      

      (6.6)

      
       

      где gв– максимально допустимая воздухопроницаемость элементов ограждающих конструк- ций, кг/(м2 · ч) или кг/(м · ч) (для стыков) – по таблице А.7 (приложение А);

      св = 1000 (Дж/ (кг · °С) – удельная теплоемкость воздуха.

      2

       

   2. Потери теплоты за счет инфильтрации наружного воздуха Q , Вт, определяются по

формуле

(6.7)

где F – площади воздухопроницаемых элементов ограждающих конструкций, м2;

L – длина стыков между панелями наружных стен, м.

Примечание– В формуле (6.7) символ  обозначает суммирование по всем воздухопроницае- мым элементам ограждающих конструкций.

1. Определение потерь теплоты на нагревание материалов, оборудования и транспортных средств

   Потери теплоты на нагревание материалов, оборудования и транспортных средств,

   3

    

   поступающих в помещение Q , Вт, определяются по формуле

   
    

   

   где cм – удельная теплоемкость, Дж/(кг · °С);

   Gм – массовый расход, кг/с;

   tм – температура, °С.

   
    

   (6.8)

   
    

2. Определение поступлений теплоты в помещение от технологического оборудования и других источников

   Поступления теплоты в помещение определяются:

   1

    

   • от оборудования и трубопроводов Q+ , Вт – по данным технологической части;

     2

      

   • от солнечного излучения через остекленные проемы Q+ , Вт – по СНиП 23-02-2003 [9]

     (пункт Г.7);

     3

      

   • от находящихся в помещении людей Q+ , Вт – по таблице А.8 (приложение А);

     4

      

   • от искусственного освещения Q+ , Вт – принимаются равными суммарной мощности источников освещения – по справочнику [10] (подраздел 2.3);

     5

      

   • от работающих электродвигателей Q+ , Вт – по формуле

      (6.9)

     где Р – установленная мощность электродвигателя, Вт;

      и k1 – КПД и коэффициент загрузки двигателя;

     k2 – коэффициент одновременности – по справочнику [10] (подраздел 2.3).

3. Определение тепловой нагрузки на систему лучистого отопления

   1. Тепловая нагрузка на систему лучистого отопления, равная тепловой потребности помещения, определяется по формуле

       (6.10)

      в которой первая сумма определяется по формулам (6.1), (6.7), (6.8), а вторая – согласно под- разделу (6.5).

   2. Пример расчета тепловой нагрузки на систему лучистого отопления помещения для хранения резервных двигателей РЭБ КС приведен в таблице Б.1 (приложение Б).

1. Алгоритм расчета облученности помещения при использовании системы лучистого отопления с темными излучателями

   
    

   1. Общие положения

      Последовательность расчета:

      • определение температуры отражателя;

      • определение мощности излучения и лучистого КПД излучателя;

      • расчет интенсивности теплового облучения в контрольных точках;

      • проверка выполнения условий теплового комфорта.

        
         

   2. Определение температуры отражателя

      1. В качестве исходных данных используются следующие параметры темного линей- ного и U-образного излучателя, показанные на рисунке 1:

         • длина l, ширина b, высота h, м;

         • угол раскрытия отражателя , рад;

         • радиус излучающей трубы r, м;

         • расстояние от оси излучающей трубы до плоскости, замыкающей полость отража- теля s, м;

         • расстояние между осями ветвей U-образной излучающей трубы c, м;

         • температура излучающей трубы T1, К;

         • степень черноты излучающей трубы ;

         • степень черноты внутренней поверхности отражателя ;

         • степень черноты внешней поверхности отражателя ;

         • средняя температура в отапливаемом помещении T0, К;

         • тепловая мощность излучателя Qгаз, Вт;

         • общий КПД излучателя общ.

           
            

           

           
            

           

           
            

            

           
            

           Рисунок 1 Конструктивные параметры темных излучателей линейного (а) и U-образного (б)

           При наличии теплоизоляционного слоя на наружной поверхности отражателя допол- нительно задаются:

         • толщина теплоизоляционного слоя ти, м;

         • коэффициент теплопроводности материала теплоизоляции ти, Вт/(мК).

           Конструктивные параметры, температура излучающей трубы, тепловая мощность и общий КПД излучателя принимаются по паспортным данным, степени черноты – по таб- лице А.9 (приложение А), коэффициент теплопроводности материала теплоизоляции – по таблице А.10 (приложение А).

      2. Площади поверхностей излучающих труб, отражателя и условной плоской поверхности, замыкающей полость отражателя, рассчитываются по формулам:

          (7.1)

          (7.2)

         

         (7.3)

         
          

         
          

         мулам:

      3. Угловые коэффициенты излучения в полости отражателя рассчитываются по фор-

         
          

          (7.4)

          (7.5)

          (7.6)

          (7.7)

          (7.8)

          (7.9)

          (7.10)

         

         (7.11)

      4. Разрешающие угловые коэффициенты излучения в полости отражателя рассчи- тываются по формулам:

         
          

         где

         

         (7.12)

         
          

          (7.13)

          (7.14)

         
          

         

         (7.15)

         
          

         

         (7.16)

      5. Приближенное значение температуры внешней поверхности отражателя принимается равным Т  = 0,55 · Т1 при наличии теплоизоляции или Т  = 0,6 · Т1 при ее отсутствии.

      6. Коэффициент теплопередачи от внутренней поверхности отражателя в окружаю-

         щую среду рассчитывается по формуле

          (7.17)

         где коэффициент теплоотдачи на внешней поверхности отражателя , соответствующий температуре Т , определяется по таблице В.1 (приложение В) с помощью интерполяционной формулы, приведенной в таблице В.2 (приложение В).

      7. Вспомогательные параметры, необходимые для определения температуры внут- ренней поверхности отражателя, рассчитываются по формулам:

          (7.18)

          (7.19)

         в которых использованы следующие обозначения:

         
          

         

      8. Температура внутренней поверхности отражателя Т2 определяется по таблице В.3 (приложение В) с помощью интерполяционной формулы, приведенной в таблице В.4 (при- ложение В).

1. Определение мощности излучения и лучистого коэффициента полезного действия излучателя

   1. После определения вспомогательных величин

       (7.20)

       (7.21)

      расчет плотностей эффективных потоков излучающей трубы и отражателя производится по формулам:

       (7.22)

      
       

      
       

      где

      

      (7.23)

      
       

      

      
       

   2. Мощность излучения, равная потоку результирующего излучения на условной поверхности, замыкающей полость отражателя, рассчитывается по формуле

       (7.24)

   3. Лучистый КПД излучателя определяется по формуле

       (7.25)

   4. Примеры расчета теплопроизводительности, мощности излучения и лучистого КПД темных ГИИ приведены в таблицах Б.2 и Б.3 (приложение Б).

1. Расчет интенсивности теплового облучения в контрольных точках

   1. В качестве исходных данных используются:

      • расстояние от контрольной точки до проекции излучателя на контрольную плос- кость Х, м;

      • высота установки излучателя над контрольной плоскостью Н, м.

   2. Для каждой контрольной точки угол облучения рассчитывается по формуле

       (7.26)

   3. Коэффициенты облучения контрольной точки рассчитываются по формулам:

      

      • для линейного излучателя

      
       

      (7.27)

      
       

      где

      • для U-образного излучателя

        
         

        

        
         

        

        

      • для условной поверхности, замыкающей полость отражателя,

        
         

        (7.28 )

        
         

        (7.29)

        
         

   4. Коэффициент, учитывающий экранирующее влияние отражателя, рассчитывается по формуле

       (7.30)

      где для линейной излучающей трубы:

      
       

      

      
       

      

      для U-образной излучающей трубы:

      
       

      

      
       

      

      
       

      

   5. Интенсивность теплового облучения в контрольной точке рассчитывается по формуле

      

      (7.31)

   6. При наличии нескольких излучателей интенсивность теплового облучения рас- считывается путем суммирования плотностей потоков излучения, падающих от каждого излучателя.

   7. Пример расчета интенсивности теплового облучения при использовании темных ГИИ в помещении для хранения резервных двигателей РЭБ КС приведен в таблице Б.4 (при- ложение Б).

1. Алгоритм расчета облученности помещения при использовании системы лучистого отопления со светлыми излучателями

   
    

   1. Общие положения

      Последовательность расчета:

      • определение температуры отражателя;

      • определение мощности излучения и лучистого КПД излучателя;

      • расчет интенсивности теплового облучения в контрольных точках;

      • проверка выполнения условий теплового комфорта.

        
         

   2. Определение температуры отражателя

      1. В качестве исходных данных используются следующие параметры светлого излучателя, показанные на рисунке 2:

         • ширина а и длина b излучающей поверхности, м;

         • высота излучателя h, м;

         • угол раскрытия отражателя , рад;

         • температура излучающей поверхности T1, К;

         • степень черноты излучающей керамической поверхности ;

         • степень черноты внутренней поверхности отражателя ;

         • степень черноты внешней поверхности излучателя ;

         • тепловая мощность излучателя Qгаз, Вт;

         • температура окружающей среды Т0, К.

           Конструктивные параметры, температура излучающей поверхности и тепловая мощность принимаются по паспортным данным, а степени черноты – по таблице А.9 (при- ложение А).

           
            

           

           
            

           

           
            

           Рисунок 2 – Конструктивные параметры светлого излучателя

           
            

      2. Площади излучающей поверхности, отражателя и условной плоской поверхности, замыкающей полость отражателя, рассчитываются по формулам:

         

         (8.1)

         
          

          (8.2)

          (8.3)

         
          

         где

         
          

         

      3. Угловой коэффициент излучения с излучающей поверхности на условную поверх-

         ность, замыкающую полость отражателя, рассчитывается по формуле

         
          

         

         

         где

         
          

         (8.4)

         
          

         (8.5)

         Угловой коэффициент с излучающей поверхности на отражатель рассчитывается по формуле

         

         (8.6)

         
          

         Расчет остальных угловых коэффициентов излучения производится по формулам (7.7)–(7.11).

      4. Дальнейший расчет производится по формулам (7.12)–(7.25) со следующими изменениями:

• приближенное значение температуры внешней поверхности излучателя принимается равным Т  = 0,3 · Т1 при наличии теплоизоляции или Т  = 0,35 · Т1 при ее отсутствии;

• в формуле (7.18) площадь F2 заменяется на F1 + F2.

  1. Определение мощности излучения и коэффициента полезного действия излучателя

     2

      

     1. После определения вспомогательных величин q~ и q~

        по формулам (7.20) и (7.21)

        расчет плотностей эффективных потоков излучающей поверхности и отражателя производит- ся по формулам (7.22), (7.23) при 11  .

     2. Мощность излучения и лучистый КПД излучателя определяются по формулам (7.24) и (7.25).

     3. Пример расчета мощности излучения и лучистого КПД светлого ГИИ приведен в таблице Б.5 (приложение Б).

  2. Расчет интенсивности теплового облучения в контрольных точках

     1. В качестве дополнительных исходных данных используются величины, показан- ные на рисунке 3:

• высота установки излучателя над контрольной плоскостью H, м;

  -расстояние от проекции излучателя на контрольную плоскость до контрольной точки Х, м;

• угол облучения, отсчитываемый от вертикальной оси  = arctg (Х/Н);

• угол наклона излучателя .

  1. При горизонтальном расположении излучателя (0 = 0, рисунок 3а) коэффициен- ты облучения контрольной точки рассчитываются по следующим формулам:

     а) при Х = 0:

     

• для излучающей поверхности

  
   

  (8.7)

  
   

  

  
   

   

  
   

  Рисунок 3 – К расчету коэффициентов облучения при горизонтальном (а) и наклонном (б) расположении излучателя

  
   

  
   

  • для условной поверхности, замыкающей полость отражателя

    
     

    

    б) при Х > 0:

  • для излучающей поверхности

    
     

    

  • для условной поверхности, замыкающей полость отражателя

  
   

  

  

  В формулах (8.14), (8.15) использованы следующие обозначения

  
   

  (8.8)

  
   

  (8.9)

  
   

  (8.10)

  
   

  (8.11)

  1. Коэффициент, учитывающий экранирующее влияние отражателя, рассчитывается по формуле

      (8.12)

     где

      (8.13)

  2. При наклонном расположении излучателя ( > 0, рисунок 3б) предварительно определяются:

     - расстояние от проекции излучателя на контрольную плоскость до центра обогреваемой

     зоны

     
      

     

• угол облучения, отсчитываемый от нормали к излучающей поверхности

  
   

  

  

• вспомогательные величины:

  
   

  (8.14)

  
   

  (8.15)

  
   

  (8.16)

  
   

  После этого коэффициенты 1, 2 и S рассчитываются по формулам (8.17)–(8.13) при замене H и Х на H  и Х  соответственно.

  1. Интенсивность теплового облучения в контрольной точке рассчитывается по формуле

      (8.17)

  2. При наличии нескольких излучателей интенсивность теплового облучения рас- считывается путем суммирования плотностей потоков излучения, падающих от каждого излучателя.

  
   

  1. Проверка выполнения условий теплового комфорта

     
      

     1. Для проверки выполнения условий теплового комфорта следует рассчитать:

        • интенсивность теплового облучения qобл, i (i = 1, ...М) в контрольных точках, распо- ложенных под каждым излучателем; между излучателями на равных расстояниях от них; у стен помещения;

        • максимальное значение интенсивности теплового облучения

          
           

          

        • минимальное значение интенсивности теплового облучения

          
           

          

          

        • неравномерность теплового облучения

          
           

          (9.1)

          
           

          (9.2)

          
           

          (9.3)

          
           

     2. Схему размещения излучателей следует выбирать так, чтобы выполнялись условия теплового комфорта:

        • интенсивность теплового облучения не превосходила максимально допустимого значения qдоп:

           (9.4)

        • неравномерность теплового облучения была минимальной и не превышала допусти- мого значения Кдоп:

          

          (9.5)

          
           

     3. Допустимые значения интенсивности теплового облучения работающих людей приведены в таблице А.11 (приложение А).

     4. Пример проверки выполнения условий теплового комфорта при использовании системы лучистого отопления с темными ГИИ приведен в таблице Б.4 (приложение Б).

        
         

  2. Алгоритм поиска оптимального варианта системы лучистого отопления

     
      

     1. Постановка задачи оптимизации

        Для заданного типа системы лучистого отопления (с темными или светлыми ГИИ), определенного техническим заданием на проектирование, оптимальным считается такой ее вариант, для которого:

        • тепловая нагрузка, найденная в разделе 6, реализуется при минимальном количестве излучателей;

        • выполняются условия теплового комфорта, сформулированные в разделе 8.

1. Алгоритм расчета оптимального размещения излучателей

   1. Выбираются излучатели с максимальной теплопроизводительностью, так, чтобы заданная тепловая нагрузка на систему отопления могла быть реализована при минимальном количестве излучателей.

   2. По формуле (9.1) производится расчет максимальной интенсивности теплового облучения при размещении излучателей на максимально возможной высоте под потолком помещения.

   3. Если неравенство (9.4) выполняется, производится переход к пункту 10.2.4. Если это неравенство не выполняется, выбираются излучатели с меньшей теплопроизводитель- ностью, а их количество увеличивается так, чтобы суммарная теплопроизводительность была достаточна для реализации заданной тепловой нагрузки на систему отопления, и производит- ся возврат к пункту 10.2.2.

   4. По формуле (9.3) определяется неравномерность теплового облучения и про- изводится проверка условия (9.5). Для выполнения этого условия следует провести несколько вариантов расчета, увеличивая расстояния между излучателями и/или уменьшая высоту уста- новки излучателей вблизи стен.

   5. Для проведения многовариантных расчетов при решении практических задач необходима реализация описанного алгоритма в виде компьютерной программы.

Приложение А

(справочное)

Справочные таблицы

Та блица А.1 – Производственные и складские помещения объектов магистральных газопроводов категорий В2–В4, Г, Д – по СТО Газпром 2-3.5-051

Окончание таблицы А.1

Та блица А.2 – Допустимые температуры воздуха в рабочей зоне производственных помещений в холодный период года – по ГОСТ 12.1.005 и СанПиН 2.2.4.548-96 [11]

Та б л и ц а А.3 – Допустимые температуры воздуха в обслуживаемой зоне общественных помещений в холодный период года – по ГОСТ 30494

Та блица А.4 – Расчетные температуры воздуха в некоторых производственных помещениях

Та блица А.5 – Поправочный коэффициент 

, учитывающий увеличение потерь теплоты

нс

через наружные стены в зависимости от ориентации ограждения по сторонам света и углового расположения помещения, – по разделу 7.2 монографии [13]

Та блица А.6 – Поправочные коэффициенты дв, вр, учитывающие врывание холодного

воздуха через наружные двери или ворота в помещение высотой Н, м, не оборудованное воздушно-тепловыми завесами, – по разделу 7.2 монографии [13]

Та блица А.7 – Нормируемая воздухопроницаемость ограждающих конструкций произ- водственных помещений gв – по таблице 11 СНиП 23-02-2003 [9] – и интенсивность потерь тепла за счет инфильтрации воздуха в по формуле (6.6)

Та блица А.8 – Полные тепловые потоки, выделяемые работающими людьми, Вт – по подразделу 2.3 справочника [10]

Таблица А.9 – Степени черноты излучающих и отражающих поверхностей – по справочникам [14, 15] и монографии [16]

Таблица А.10 – Коэффициенты теплопроводности материалов, используемых для теплоизоляционного покрытия отражателей – по приложению Д СП 23-101-2004 [8]

Таблица А.11 – Допустимые значения интенсивности теплового облучения – по ГОСТ 12.1.005 и СанПиН 2.2.4.548-96 [11]

Приложение Б (рекомендуемое)

Примеры расчетов

Таблица Б.1 – Пример расчета тепловой нагрузки на систему лучистого отопления помещения для хранения резервных двигателей РЭБ КС

1 – наружные стены 2 – внутренние стены 3 – окна

4 – ворота

Наименование показателя

Обозна- чение

Единица измерения

Источник информации или формула

Значение показателя

Потери теплоты через ограждающие конструкции

Расчетная температура наружного воздуха

н

t °С Таблица 1 СНиП 23-01-99 [7]

– 44

Категория работ на непостоян- ных рабочих местах

– – Исходные данные IIа

Расчетная температура внутреннего воздуха

Температура воздуха в двух соседних помещениях, отделен- ных внутренними стенами

tв °С Пункт 6.1.1 11

tх °С 11

Длина помещения Lп м 12,7

Ширина помещения Вп м

Исходные данные

11,3

Высота помещения Нп м 5,5

Ширина оконного проема Вок м 1,5

Высота оконного проема Нок м 1,3 Площадь наружных стен Fнc м2 Fнс = (Lп +Вп) Нп 132

Площадь оконного проема Fок м2 Вок ·Нок 1,95

Продолжение таблицы Б.1

Окончание таблицы Б.1

Та б л и ц а Б.2 – Пример расчета мощности излучения и лучистого КПД темного линейного ГИИ тепловой мощностью 11 кВт

Окончание таблицы Б.2

Та б л и ц а Б.3 – Пример расчета мощности излучения и лучистого КПД темного линейного ГИИ тепловой мощностью 7 кВт

Окончание таблицы Б.3

Та б л и ц а Б.4 – Пример расчета интенсивности теплового облучения при использовании темных линейных ГИИ в помещении для хранения резервных двигателей РЭБ КС

Продолжение таблицы Б.4

Наименование показателя

Обозна- чение

Единица измерения

Источник информации или формула

Значение показателя

Расстояние до проекции излучателя

Контрольная точка 2

Схема расположения

на контрольную плоскость X м

излучателя 5,6

Угол облучения  рад Формула (7.26) 0,99

1 – Формула (7.27) 0,0033

Коэффициент облучения

Коэффициент, учитывающий экра-

2 – Формула (7.29) 0,0041

нирующее влияние отражателя S – Формула (7.30) 0,56

Интенсивность теплового облучения

qпад, 2 Вт/м2 Формула (7.31) 19,0

Максимальное и минимальное значения интенсивности теплового облучения

Максимальное значение интенсив-

max

max

ности теплового облучения q пад Вт/м2 q пад = qпад,1 114,2

Минимальное значение интенсив-

min

min

ности теплового облучения q пад Вт/м2 q пад = qпад,2 19,0 Неравномерность теплового

облучения К – Формула (9.3) 0,83

Проверка выполнения условий теплового комфорта

Номер формулы Проверка

(9.4) (q max = 114,2) > (q

= 100)

пад

доп

(9.5) (К = 0,83) > (Кдоп = 0,5)

Вывод: условия теплового комфорта не выполняются

Вариант 2: Два излучателя теплопроизводительностью 5 кВт каждый (см. таблицу Б.3 (приложение Б), расстояние между излучателями 5,6 м

Продолжение таблицы Б.4

Окончание таблицы Б.4

Та б л и ц а Б.5 – Пример расчета мощности излучения и лучистого КПД светлого ГИИ марки ГК-27У-1

Окончание таблицы Б.5

Та б л и ц а Б.6 – Пример расчета интенсивности теплового облучения зоны обогрева при использовании светлого ГИИ марки ГК-27У-1

Окончание таблицы Б.6

Приложение В

(рекомендуемое)

Таблицы для расчета температуры отражателя

СТО Газпром 2-1.9-440-2010

45

Та блица В.1 – Значения суммарного коэффициента теплоотдачи на внешней поверхности отражателя в зависимости от ее степени черноты  и температуры T , K

СТО Газпром 2-1.9-440-2010

46

Окончание таблицы В.1

Та блица В.2 – Пример расчета коэффициента теплоотдачи по таблице В.1

Схема ячейки таблицы В.1

Параметр Обозна- чение

Еди- ница

измерения

Формула или таблица

Значе- ние параметра

Температура внешней поверхно-

сти отражателя Т  К Таблица Б.5

385

Степень черноты внешней 

(приложение Б)

поверхности отражателя

Табличные значения температуры,

1 – 0,45

Т 

0 К 380

ближайшие к Т 

Табличные значения степени черноты, ближайшие к 

Табличное значение коэффициента

Т1

0

1

К 390

0,45

0,50

теплоотдачи, соответствующее

параметрам Т , 

00 Вт/(м2·К) 13,6

Таблица В.1

0 0

Табличное значение коэффициента теплоотдачи, соответствующее параметрам Т1, 0

Табличное значение коэффициента теплоотдачи, соответствующее

параметрам Т , 

(приложение В)

 10 Вт/(м2·К) 14,2

 01 Вт/(м2·К) 14,0

0 1

Табличное значение коэффициента теплоотдачи, соответствующее параметрам Т1,1

 1 1 Вт/(м2·К) 14,7

x (Т –Т )/(Т  –Т  ) 0,5

Параметры интерполяции

0 1 0

y (–01–0 0

Коэффициент теплоотдачи  Вт/(м2·К) 13,9

СТО Газпром 2-1.9-440-2010

48

Та б л и ц а В.3 – Температура внутренней поверхности отражателя, К, в зависимости от параметров A и B