Infrared heating systems design handbook
- 1. 1 Методическое пособие по проектированию ООО «Строительные Новейшие Энергосберегающие Технологии» Россия, 398017, г. Липецк, ул. 9 Мая, вл. 27. E-mail: [email protected]
- 2. 2 Методическое пособие по проектированию ООО «Строительные Новейшие Энергосберегающие Технологии» Россия, 398017, г. Липецк, ул. 9 Мая, вл. 27. E-mail: [email protected] Подбор водяных панелей TEPLOPANEL на объект нового строительства или реконструкции ● Рассмотрим для примера промышленное здание 60х30х8. ① Расчётная мощность оборудования. Для начала подбора отопительного оборудования в первую очередь необходимо определиться с мощ- ностью расч, необходимой для отопления рассматриваемого здания. Здесь существует два варианта: 1. Заказчик сам предоставляет цифру по мощности; 2. Фирма, формирующая коммерческое предложение, считает цифру своими силами: a. Руководствуясь СНиПом 23-02-2003 или любой другой методикой, рассчитываются потери тепла через ограждающие конструкции; b. Руководствуясь техническим заданием, рассчитываются потери тепла с вентиля- ционным воздухом. i. В том случае, если система вентиляции не предусматривается, по дого- ворённости с Заказчиком или, например, в случае применения воздушных завес в производственных помещениях, допускается не увеличивать рас- чётную тепловую мощность системы инфракрасного отопления. ii. Если условия нагрева воздуха не обговаривались отдельно, максимальная кратность воздухообмена в помещении, тепловую мощность которой до- пускается суммировать к расчётной мощности системы инфракрасного отопления, равна единице. ● Примем для нашего случая общую мощность 100 кВт. Стоит отметить тот факт, что при применении инфракрасного отопления, температура внутренне- го воздуха в отапливаемых помещениях, регламентируемая СНиПом, может быть снижена на 3-4°С в соответствии с п.5.8 СП 60.13330.2012 СНиП 41-01-2003. Не рекомендуется прини- мать мощность системы на основании гипотетиче- ских удельных тепловых потерь или по укрупнён- ным показателям.
- 3. 3 Методическое пособие по проектированию ООО «Строительные Новейшие Энергосберегающие Технологии» Россия, 398017, г. Липецк, ул. 9 Мая, вл. 27. E-mail: [email protected] ② Теплоноситель. Следующим этапом после определения мощности системы отопления, следует выяснить значение температуры теплоносителя, которую сможет обеспечить источник тепла, применяемый на данном объекте. При этом, температура обратной воды будет варьироваться в зависимости от длины при- меняемых водяных панелей. В первом приближении, на этапе коммерческого предложения, рекоменду- ется принимать перепад температур 15°С. На этапе рабочего проектирования эта цифра может меняться в зависимости от выбранного расхода в панели. ● Примем для нашего случая источник – локальная топочная с параметрами 80/65, внутренняя результирующая температура 16°С. ③ Теплосъём с панели. Далее необходимо вычислить удельный теплосъём с погонного метра панели ТП1, тп, при заданных в п.1-2 пара- метрах. Для этого необходимо вычис- лить температурный напор по формуле: ∆ = − − 2 − рез где ∆ – температурный напор, °С; – температура теплоносителя в подающем трубопроводе, °С; – температура теплоносителя в обратном трубопроводе, °С; рез – результирующая (расчётная) температура в помещении, °С. ● Температурный напор в нашем слу- чае получается 56°С. ● Удельный теплосъём находим по таблице, он равен 192 Вт/м.п. Теперь вы можете вычислить общую длину панелей ТП1, которые надо раз- местить на объекте, чтобы покрыть расчётную мощность: = расч тп = 100 000 192 = 520м. п. Имея общую длину панелей ТП1, можно дать ориентировочную стоимость предложения, с определён- ным коэффициентом запаса, и на этом остановиться. ТП mini ТП-1 ТП-2 ТП-3 ТП-4 ΔТ, °C панель Вт/м.п. панель Вт/м.п. панель Вт/м.п. панель Вт/м.п. панель Вт/м.п. 80 144 289 577 866 1154 78 140 280 561 841 1121 76 136 272 544 816 1088 74 132 264 528 792 1055 72 128 256 511 767 1023 70 124 248 495 743 990 68 120 239 479 718 958 66 116 231 463 694 925 64 112 223 447 670 893 62 108 215 431 646 861 60 104 207 415 622 829 58 100 199 399 598 798 56 96 192 383 575 766 54 92 184 367 551 735 52 88 176 352 528 704 50 84 168 336 504 673 48 80 160 321 481 642 46 76 153 306 458 611 44 73 145 290 436 581 42 69 138 275 413 551 40 65 130 260 390 521 38 61 123 245 368 491 36 58 115 231 346 461 34 54 108 216 324 432 32 50 101 201 302 403 30 47 94 187 281 374 28 43 86 173 259 346 26 40 79 159 238 317 24 36 72 145 217 289 22 33 65 131 196 262 20 29 59 117 176 235
- 4. 4 Методическое пособие по проектированию ООО «Строительные Новейшие Энергосберегающие Технологии» Россия, 398017, г. Липецк, ул. 9 Мая, вл. 27. E-mail: [email protected] Панели увеличенной ширины рекомендуется вешать вдоль стен, которые имеют либо большую площадь остекления, либо постоянно или периоди- чески открывающиеся ворота. ④ Раскладка панелей. Если стоит вопрос проектирования, тогда существует необходимость раскладки панелей в отапливаемом пространстве. В таком случае, первое, с чем надо определиться, это высота, на которой будет висеть оборудование. Обычно это низ ферм или высота сплошного потолка. Затем проверить по таблице соответствие средней температуры теплоносителя в панели и минимальной высоты подвеса так, чтобы лучистый тепловой поток не превышал 35Вт/м2 , после чего разложить отопительные панели, как показано на рисунке. Плотность лучистого теплового потока в зависимости от высоты подвеса панелей. ΔT=70°C ΔT=60°C ΔT=50°C ΔT=40°C высота подвеса, м ТП- 1 ТП- 2 ТП- 3 ТП- 4 ТП- 1 ТП- 2 ТП- 3 ТП- 4 ТП- 1 ТП- 2 ТП- 3 ТП- 4 ТП- 1 ТП- 2 ТП- 3 ТП- 4 2 28 55 83 111 23 46 69 92 19 37 56 75 14 29 43 58 2,5 22 44 66 88 18 37 55 74 15 30 45 60 12 23 35 46 3 18 37 55 74 15 31 46 62 12 25 37 50 10 19 29 39 3,5 16 32 47 63 13 26 40 53 11 21 32 43 8 17 25 33 4 14 28 41 55 12 23 35 46 9 19 28 37 4,5 12 25 37 49 10 21 31 41 8 17 25 33 5 11 22 33 44 9 18 28 37 5,5 10 20 30 40 8 17 25 34 6 9 18 28 37 6,5 9 17 26 34 ● Примем для нашего случая высоту подвеса 8м. Это значение соответствует требованиям ми- нимальной высоты подвеса при нашей средней температуре теплоносителя в панели 70-75°С. При раскладке панелей рекомендуется не делать отрезки длиной более 50м. Таким образом, получается 8 панелей по 24м каждая, общая длина панелей ТП всех типов составит 8*24=192м.п. Ранее мы вычислили, что нам необходима общая длина ТП1 520м.п.
- 5. 5 Методическое пособие по проектированию ООО «Строительные Новейшие Энергосберегающие Технологии» Россия, 398017, г. Липецк, ул. 9 Мая, вл. 27. E-mail: [email protected] Если длину панелей, развешенных по периметру, увеличить, например, в 3 раза (то есть по- весить ТП3), а длину средних увеличить, например, в 2 раза (то есть повесить ТП2), то общая дли- на ТП1 получится: 24*6*3+24*2*2=528 м.п. и условие набора длины будет выполнено. Обычно конкретный тип панелей выбирается путём последовательных приближений. Также правильной, а в некоторых случаях (для гидравлической обвязки) и предпочтительной, схемой раскладки панелей будет следующая: Разложив панели, можно точно давать стоимость и приступать к гидравлической обвязке.
- 6. 6 Методическое пособие по проектированию ООО «Строительные Новейшие Энергосберегающие Технологии» Россия, 398017, г. Липецк, ул. 9 Мая, вл. 27. E-mail: [email protected] ⑤ Обвязка панелей. Схему гидравлической обвязки проектировщик, как правило, выбирает сам. Ниже представлены примеры возможных схем с их обвязкой и автоматикой.
- 7. 7 Методическое пособие по проектированию ООО «Строительные Новейшие Энергосберегающие Технологии» Россия, 398017, г. Липецк, ул. 9 Мая, вл. 27. E-mail: [email protected] Панель ТП2, подключенную петлёй, нужно рассматривать, и при расчёте гидравлики тоже, как две панели ТП1, подключенные последовательно. Различное подключение двух одинаковых групп реализовано в демонстрационных целях. ⑥ Гидравлический расчёт. После того, как выбрана схема подключения, необходимо подобрать регулирующую арматуру. Для этого посчитаем необходимый расход и потерю давления в каждой панели. На данном этапе проектирования следует оценить расчётный перепад температуры тепло- носителя в панели. Его можно оценить самостоятельно или воспользоваться графиком: ● Для нашего случая, по графику, перепад в панелях, подлюченных на проход (правая группа панелей, длина водяного тракта 24м) примем Δt=10°С, перепад в панелях, подключенных петлёй (левая группа панелей, длина водяного тракта 24+24=48м), примем Δt=20°С. Пересчитаем удельный теплосъём с 1 м.п. каждой панели, подключенной на проход, с учётом нового перепада температур: ∆ = 80 − − 16 = 59°С, По таблице для удельного теплосъёма найдём: Для панели ТП2 тп = 407 Вт м.п. , общая мощность тп составит 407*24 = 9 768 Вт. Для панели ТП3 тп = 610 Вт м.п. , общая мощность тп составит 610*24 = 14 640 Вт. Пересчитаем удельный теплосъём с 1 м.п. каждой панели, подключенной петлёй, с учётом нового перепада температур: ∆ = 80 − − 16 = 54°С, По таблице для удельного теплосъёма найдём: Для панели ТП1 тп = 184 Вт м.п. , общая мощность тп составит 184*24*2 = 8 832 Вт.
- 8. 8 Методическое пособие по проектированию ООО «Строительные Новейшие Энергосберегающие Технологии» Россия, 398017, г. Липецк, ул. 9 Мая, вл. 27. E-mail: [email protected] Имея мощность каждой панели, можно приступать к расчёту расхода, используя формулу: = тп(кВт) 1.163∆ (°С) ( м ч ) ТП2 проходная, VП=9,768/(1,163*10)=0,839 м3 /ч, расход по трубе VТР=0,839/8=0,104 м3 /ч; ТП3 проходная, VП=14,640/(1,163*10)=1,25 м3 /ч, расход по трубе VТР=1,25/12=0,104 м3 /ч; ТП2 петлевая, VП=8,832/(1,163*20)=0,379 м3 /ч, расход по трубе VТР=0,379/4=0,094 м3 /ч; Проверим минимальный расход в трубе: При температуре 60°С минимальный расход в тру- бе составляет 0,07 м3 /ч. 0,094>0,07 Неравенство выполняется, продолжаем расчёты. Если полученный расход в трубе будет меньше минимально допустимого, следует принять для дальнейших расчётов минимально допустимый расход при данной температуре обратной воды. По графику местных и путевых потерь найдём падение давления на каждой панели.
- 9. 9 Методическое пособие по проектированию ООО «Строительные Новейшие Энергосберегающие Технологии» Россия, 398017, г. Липецк, ул. 9 Мая, вл. 27. E-mail: [email protected] На графике путевых потерь представлена зависимость падения давления в одной трубе от объёмного расхода теплоносителя. На графике местных потерь представлена зависимость падения давления в паре коллекторов от объёмного расхода. При подключении панелей по типу «проток», потери давления в панели любого типа рассчи- тываются как потери давления в одной трубе при расходе, проходящем через эту трубу плюс поте- ри давления на местных сопротивлениях – в коллекторах. При подключении панелей по типу «пет- ля», потери давления считаются также для одной трубы, но в каждом проходе теплоносителя при своём расходе, а затем суммируются между собой и также суммируются с местными потерями дав- ления в коллекторах. ТП-2 проходная: VТР=0,104 м3 /ч; dpП=40 Па/м.п.; VП=0,839 м3 /ч; dpМ=1,05 кПа; ΔР= dpП*L+dpМ=40*24+1050=2010 Па. ТП-3 проходная: VТР=0,104 м3 /ч; dpП=40 Па/м.п.; VП=1,25 м3 /ч; dpМ=2,2 кПа; ΔР= dpП*L+dpМ=40*24+2200=3160 Па. ТП-2 петлевая: VТР=0,094 м3 /ч; dp=32Па/м.п.; VП=0,379 м3 /ч; dpМ=0,25*1,8 кПа; (1,8-множитель, учитывающий наличие третьего коллектора) ΔР= dpП*L+dpМ=32*24+450=1218 Па. Регулирующая арматура подбирается на суммарный расход VΣ в тех панелях, которыми она управляет. В нашем случае ручные балансировочные клапаны подбираются на следующие расходы (см. план слева-направо): - ТП3 проходная VΣ=1,25 м3 /ч; - Группа панелей, подключённых петлёй, VΣ=0,379*4=1,516 м3 /ч; - Группа панелей, подключённых на проход, VΣ=0,839*4=3,356 м3 /ч; - ТП3 проходная VΣ=1,25 м3 /ч; Суммарный расход для подбора главного управляющего клапана - VΣ=1,25+1,516+3,356+1,25=7,372 м3 /ч. Дальнейший гидравлический расчёт трубопроводов не представляет сложности и проводится традиционно, как при проектировании любой другой системы отопления. Каждая панель подключает- ся при помощи гибких нержавеющих шлангов расчётного Ду (условного прохода) с шаровыми запор- ными кранами и автоматическими воздухоотводчиками в каждом коллекторе. В конце расчёта подбирается насос. Не рекомендуется делать петлевое подключение панели ТП-1 более 10м из-за возмож- ных температурных напряже- ний в конструкции. Максимальная длина петлево- го подключения ТП-2, ТП-3, ТП-4 зависит от потерь дав- ления в конструкции. Подключение петлёй требует меньшего расхода, чем под- ключение на проход, но при этом может увеличиваться нагрузка на насос.
- 10. 10 Методическое пособие по проектированию ООО «Строительные Новейшие Энергосберегающие Технологии» Россия, 398017, г. Липецк, ул. 9 Мая, вл. 27. E-mail: [email protected] ⑦ Автоматизация работы. Водяные излучающие панели «ТЕПЛОПАНЕЛЬ», как и любая другая система отопления, могут работать как без системы автоматики, по погодозависимому графику источника, так и с автома- тикой. Если при работе без автоматики нюансов никаких нет, то наличие системы автоматики су- щественно расширяет возможности системы, к которым относится: - сбалансированная подача теплоносителя (ровно столько, сколько нужно в данный момент); - возможность учёта внутренних тепловыделений (инсоляция помещения и тепловыделения техпроцессов работают на отопление, энергоресурсы основного источника тепла при этом не рас- ходуются); - возможность суточного и недельного программирования температурного графика (ночное снижение температуры даёт дополнительную экономию); - возможность позонного регулирования. Стоит отметить, что в качестве температурного датчика при рабо- те систем инфракрасного отопления следует использовать не обычный термо- метр, встроенный в большинство пультов, а специальный шаровой термометр, который подключается к соответствующему входу пульта-контроллера. К другому выходу пульта-контроллера подключается привод управля- ющего клапана, который регулирует степень его открытия в зависимости от необходимости, (см. схемы п.5). При составлении спецификации проекта панели следует записывать в зависимости от выбранного подключения, как указано на рисунке ниже. Проектировщику нет необходимости вносить в спецификацию ещё какие-либо данные по оборудованию «Теплопанель». Компания ООО «Стройнэт» может укомплектовать отопительные панели своей системой автоматики. В штатный набор системы атоматики входит контроллер, инфракрасный датчик, управляющий клапан и привод клапана. Один набор ставится на одну управляемую ветку с максимальным расходом 19,8м3 /ч при необходимости гидравлической балансировки веток между собой; и с неограниченным расходом, при отсутствии необходимости балансировки веток. Для обозначения наборов автоматики в спецификации следует применять следующую маркировку: набор автоматики с/без гидравлический балансировкой аТПх, где х – расход через управляемую ветку в кг/с. Пример спецификации:
- 11. 11 Методическое пособие по проектированию ООО «Строительные Новейшие Энергосберегающие Технологии» Россия, 398017, г. Липецк, ул. 9 Мая, вл. 27. E-mail: [email protected] Варианты подключения панелей инфракрасного отопления ТПмини-проток; V=2GТПмини-петля; V=G ТП1-проток; V=4G ТП1-петля; V=2G ТП2-проток; V=8G ТП2-петля; V=4G ТП3-проток; V=12G ТП3-петля2; V=8G ТП3-петля3; V=4G ТП4-проток; V=16G ТП4-петля2; V=8G ТП4-петля3; V=8G ТП4-петля4; V=4G Условные обозначения: G - минимальный или расчётный (больше минимального) расход в одной трубе V - общий расход через панель ТП1m-проход; V=6G ТП1m-петля; V=4G
- 12. 12 Методическое пособие по проектированию ООО «Строительные Новейшие Энергосберегающие Технологии» Россия, 398017, г. Липецк, ул. 9 Мая, вл. 27. E-mail: [email protected]