Здоровое и долговечное жилище. Издание 1926 г. Инж. Хлебников

Здоровое и долговечное жилище. Издание 1926 г. Инж. Хлебников

1.Основы расчета отопления

2. Примеры расчета отопления комнат печами



Присмотритесь пристальнее вокруг себя, и перед вами встанет следующая картина: огромное большинство жилых квартир обогреваются обыкновенными комнатными печами, сложенными из кирпича. Подобная печь является обиходным предметом в хозяйстве и до такой степени примелькалась всем окружающим, что не вызывает к себе большего интереса, чем всякая иная хозяйственная принадлежность.

В результате редко встретишь квартиру, равномерно обогретую: обычно,  в одной комнате тепло и сухо, в другой холодно и сыро. Если подобное отношение к вопросам отопления еще понятно со стороны обывателя, то не понятно оно со стороны строителей, которые, планируя печное отопление, обыкновенно ограничиваются лишь назначением места для печи, предоставляя выбор ее системы и ее возведение сплошь да рядом малограмотному печнику. При этом вопросы проветривания жилища совершенно замалчиваются. А между тем, если к вышесказанному о значении чистого воздуха для человека добавить, что в хорошо отапливаемом и проветриваемом помещении все части, подверженные порче от сырости, как то: деревянные стены, потолки, полы и прочее служат неизмеримо дольше, чем в дурно проветриваемом, то данный вопрос с экологической точки зрения приобретает значение проблемы общегосударственной.

Понятие о сущности отопления заключается в следующем: тем или иным способом возмещать непрерывно происходящую потерю тепла помещением

.

Но одного представления о сущности отопления, конечно, еще недостаточно для правильной его установки, здесь требуется нечто большее, а именно: знание физических законов, движения теплоты, уменье ее измерять, учитывать и пр.

Из повседневной практики также наблюдается, что чем холоднее погода, тем сильнее приходится топить печи, чтобы получить желательную температуру в помещении; в этом случае стремятся повы­сить теплоотдачу печей для возмещения усиленной потери тепла. И, наоборот, в теплое время года ин­тенсивность топки понижается. Весною, например, если топят через день, через два, а летом и совсем прекращают топку.

Из сказанного мы вправе сделать такой вывод: чем больше разность температур между отапливаемым помещением и окружающим его пространством, тем потеря теплоты помещением больше. В этом случае, к отопительным приборам должно быть представлено требование, чтобы они больше выделяли тепла.

И действительно отопительная техника, покоясь на научных основаниях, установила правило, по ко­торому количество тепла, , теряемое помещением прямо пропорционально разности температур воздуха в помещении и вне его.

Это правило нужно понимать следующим образом: если указанная разность равна одному градусу, то потеря тепла помещением одна, если разность удвоилась, то и потеря сделалась в два раза большей, при разности температур в 30 градусов потеря тепла возрастает в 30 раз, против потери при разности в 1 градус и т.д.

Потеря тепла помещением, точнее, его составляющими элементами, как: стены, окна, потолки и прочее при разности температур в 1 градус с двух противоположных сторон, отнесенная к единице теплопроводящей поверхности (например, 1 кв.м) называется коэффициентом общей теплопередачи этой поверхности и является для каждого элемента жилища строго определенной величиной.

Из закона о потере тепла помещением делается совершенно непонятным, что в местностях с суровыми зимами отопительные приборы должны быть  солиднее, так как средняя разность температур между отапливаемыми помещением и окружающим его пространством здесь больше по сравнению с более теплыми местностями.

С этой точки зрения каждая местность на территории СССР  имеет свою установленную расчетную разность температур, которой пользуются при расчете отопительных приборов. Всякий заинтересованный может получить эти сведения в местном управлении губернского инженера или ином строительном органе (например, для Москвы расчетная разность температур равна 35 градусам, для Вятки 40, для Ленинграда 30, для Иркутска 45 градусов). Округленные ориентировочные данные о расчетных температурах приведены ниже.

Основы расчета отопления

Теплота, как один из видов природной энергии, может быть измеряема. Мы знаем, что для измерения всяких предметов, силы, энергии и прочее существуют свои единицы измерения; например, длины измеряются метрами, сила тяжести килограммами, степень нагретости предметов (вода, воздух и пр.) температурными градусами, нанесенными на шкале соответствующего прибора, называемого термометром или просто градусником.

Точно также для измерения количества теплоты в науке и технике существует определенная единица измерения, называемая калорией. Наука и техника обладают точными методами для определения коли­чества теплоты в каждом отдельном случае, выра­жая это количество в калориях.

В частном случае, при установке отопительных систем и отдельных приборов имеется полная воз­можность учесть, какое количество калорий при тех или иных условиях теряет отапливаемое помещение в определенный промежуток времени, не только в целом, но и каждой из своих составных частей в от­дельности, например, единицей поверхности окна, стены, пола или потолка. Наука может учесть, сколько калорий в единицу времени, например, в один час или в одни сутки, может выделить 1 кв. метр печи, сколько для этого придется сжечь дров или иного топлива в отопительном приборе и т. д.

Памятуя о сущности отопления и учтя только что перечисленные возможности науки, читатель без затруднения уяснит себе, что принцип расчета отопления должен сводиться и действительно сводится к уменью учесть, с одной стороны, количество теплоты, теряемой помещением в единицу времени, с другой—к уменью противопоставить этой потере такое коли­чество поверхности печи, одной или нескольких, а можетслучиться, что лишь части одной печи или иного отопительною прибора, которое бы эта поверхность в  ту от единицу времени была способна возместить.

Отложив количество квадратных метров охлаждающей поверхности на вертикали, соответствующей по расчетнойтемпературе определенной местности, переносят полученную длину на горизонтальный масш­таб и на нем читают цифру, непосредственно выражающую поверхность печи, способную возместить потерю тепла, происходящую через взятый элемент охлаждающей поверхности помещения. Зная квадра­туры всех теплопроводящих элементов отапливаемого помещения, и произведя последовательно для каждого из них только что указанное измерение по соответ­ствующем графикам, слагают результаты всех горизонтальны масштабов и в сумме получают полную поверхность отопительного прибора, необходимую дли возмещения потери теплоты помещением в целом.

Примеры расчета отопления комнат печами

Допустим, что мы имеем в Москве угловую ком­нату в среднем этаже 3-х этажного дома, которую необходимо отопить печью большой теплоемкости (обыкновенная голландская печь из кирпича, прота­пливаемая один раз в сутки). Комната имеет размеры, показанные на чертеже (фиг. 1), т. е. ширину 5 мет­ров, глубину б метров, высоту 4 метра, 2 окна пло­щадью каждое 2X1 кв. метр (фиг. 1).

Охлаждающими поверхностями в данном случае «являются:

1.       два окна, с двойными переплетами; их площадь получаем умножением ширины на высоту н на число окон, т. е. 1,00х2,00X2-4,00 кв. м.;

2.       две наружных кирпичных стены толщиною в 2 ½  кирпича; умножая их общую длину, то есть 5+6=11 метров, на высоту комнаты 4 м., получаем их полную поверхность, т.е. 11,00х4,00=44,00 метров, что за вычетом окон составит 44,00-4,00=40,00 кв.м.

Остальные элементы комнаты – пол и потолок, две прочих стены и дверь, как выходящие в отапливаемые помещения, - нижний и верхний этажи и соседние комнаты, в расчет не принимаются, так как через них теплоотдачи не произойдет.

Исчислив размеры в квадратных метрах охлаждающих поверхностей, приступают к определению поверхности печи, пользуясь графиками (даны ниже), и принимая во внимание, что для Москвы расчетная температура 35 градусов, делают все измерения в графиках по вертикали 35-35.

Берем график III, соответствующий кирпичным стенам толщиной в 2 ½ кирпича. На нем по вертикали 35-35 находим длину 40 (охлаждающая поверхность стен), расставляя ножки циркуля по вертикали 35 между линиями 0-0 и 40-40. Полученный раствор циркуля переносим на нижний горизонтальный масштаб взятого графика, и делаем на нем отчет 4,5. Этот отчет показывает, что потерю тепла через стенки возмещают 4,5 кв. метра поверхности голландской печи.

Далее по графику IV по той же вертикали 35 отмеряем длину 4 (соответствует площади окон) и по нижнему горизонтальному масштабу отмечаем цифру 1,10, соответствующую площади печи, возмещающей потерю через окна. Отчеты 4,5 и 1,10, отмеченные на горизонтальных масштабах, складываем и полученный от сложения результат 4,5+1,10-5,60 дает полную поверхность печи, возмещающую общую потерю теплоты помещением.

Принимая далее во внимание, что высота комнаты равна 4 метра, можно считать нагретую (рабочую) поверхность печи  в 3,3 метра, при каковых условиях  периметр печи (общая длина печи по линии пола), обращенный в комнату, получится делением общей площади  печи 5,6 метров, на ее рабочую высоту, т е.

5,6/3,3=1,70 метр.

Выбирая ширину печи 1,06 м (4 кирпича), имеем для четырехугольной печи выступы в комнату по:

(1,70+1,06)/2-(0,64/2)=0,32 метра или Второе зеркало печи шириною 0,64 метра, образующееся в отступку между стеной или печью, как это показано на фигуре 1.