Сравнение методов обогрева школьных помещений

Выполнили:Ученики 8Г классаГБОУ СОШ №225

Колесникова Дарья Исмаилов Павел

Руководитель:

Темирбекова Ирина Генадьевна

План 1. План 2. Цель3. Гипотеза4. Теплоснабжение 5. Радиаторы6. Электрические обогреватели7. Закон Джоуля-Ленца8. Источники

Цель Сравнить методы обогрева школьных помещений, выяснить плюсы и минусы используемых и доступных, определить наиболее эффективный метод обогрева и донести эту информацию до аудитории.

Гипотеза

Существуют особые приборы или комплексы мероприятий позволяющие поддерживать достаточно высокую температуру воздуха в школьных помещениях, тратя минимум энергии, и имеющие высокий коэффициент полезного действия.

Теплоснабжение

Теплоснабжение — система обеспечения теплом зданий и сооружений, предназначенная для обеспечения теплового комфорта для находящихся в них людей или для возможности выполнения технологических норм.

В нашей школе используется система теплоснабжения:По месту выработки теплоты системы теплоснабжения - централизованная (источник производства тепловой энергии работает на теплоснабжение группы зданий и связан транспортными устройствами с приборами потребления тепла);

По роду теплоносителя в системе – водяная;По способу подключения системы отопления к системе теплоснабжения - зависимая (теплоноситель, нагреваемый в теплогенераторе и транспортируемый по тепловым сетям, поступает непосредственно в теплопотребляющие приборы);По способу присоединения системы горячего водоснабжения к системе теплоснабжения - открытая (вода на горячее водоснабжение забирается непосредственно из тепловой сети).

Радиатор Радиатор — конвективно-радиационный отопительный прибор, состоящий из отдельных, обычно колончатых элементов — секций — с внутренними каналами, внутри которых циркулирует теплоноситель (вода, масло).

Вообще все радиаторы отопления, независимо от их вида, используют для нагревания воздуха три элементарных механизма передачи тепла: Теплопроводность - это процесс переноса внутренней энергии от более нагретых частей тела к менее нагретым частям, осуществляемый хаотически движущимися частицами тела (атомами, молекулами, электронами и т. п.).(желтая стрелка)Конвекция - вид теплопередачи, при котором внутренняя энергия передается струями и потоками. (красная и синяя стрелки)Тепловое излучение — электромагнитное излучение, возникающее за счёт внутренней энергии тела. (зеленая стрелка)

Различают несколько видов радиаторов отопления:

Биметаллические сталь (внутри, в контакте с теплоносителем)алюминий (снаружи, в контакте с воздухом)Алюминиевые цельные

Стальные секционные

Стальные трубчатые

Стальные панельные

Эти радиаторы состоят из нескольких нагревательных элементов, которые соединены между собой ниппелями. Кроме того, между секциями устанавливают специальные уплотнители.

Алюминиевые секционные

Алюминиевые секционные+ -

Больше секций, тем выше мощность, тем больше площадь помещений, которые он может прогреть.

Алюминиевый радиатор не следует подключать к трубам, изготовленным из других металлов, поскольку это может ускорить процесс возникновения коррозии.

Высокая теплоотдача, благодаря чему быстро прогревается воздух в помещении.

Алюминиевый радиатор обязательно должен быть оснащен воздухоотводчиком. Эта мера позволяет значительно продлить срок службы устройства и не допустить его быстрого выхода из строя.

Относительно небольшая масса, поэтому их легче транспортировать и устанавливать.

Если в качестве теплоносителя используется вода, то ее рН должен находиться в пределах 7-8. Однако проверить качество воды далеко не всегда представляется возможным.

Привлекательный внешний вид, украшающий интерьер.

Монтаж алюминиевого радиатора необходимо доверить профессионалам.

Чугунные секционные

Они отливаются в специальной форме из песка, благодаря этому на поверхности металла образуется слой кремния, который уберегает от воздействия агрессивной среды и заметно продлевает срок эксплуатации. К тому же производство чугунных радиаторов менее затратное. Из-за невысокой цены чугунные радиаторы отопления более доступны для массового потребителя.

Чугунные секционные+ -

Чугун – это материал, который практически не коррозирует. Во время эксплуатации внутри радиатора возникает т.н. слой сухой ржавчины, который уберегает от разрушения.

Прочность. Чугунные радиаторы отопления по этому показателю проигрывают биметаллическим. Для чугунных радиаторов благоприятным считается давление в системе не более 15 атмосфер, тогда как биметалл выдерживает до 40.

Чугунные радиаторы отопления не боятся сильнощелочной воды. Камешки и мусор, часто попадающие в систему, не вредят отопительным приборам из чугуна.

Чугунные радиаторы очень тяжелые. Сложности могут возникнуть и при монтаже радиаторов на стены из гипсокартона.

Чугунные радиаторы выдерживают температуру до 150 градусов, поэтому их можно применять в системах парового отопления.

В централизованной системе отопления применяются т.н. активные антифризы, которые могут разрушить уплотнительные материалы.

Стенки чугунных радиаторов отопления очень толстые, поэтому практически исключена вероятность утечки.

К сожалению, одна секция чугунного радиатора отдает до 150 Вт тепла, что в 1,5-2 раза ниже, чем у алюминиевых радиаторов.

Характеристика Sira Atis 500 ЧМЗ-120-500

Кол-во секций, шт. 10 10

Отапливаемая площадь, м2 17,7 9

Номинальный тепловой поток, теплоотдача, Вт 175 150

Максимальная температура теплоносителя, °C 110 150

Масса одной секции, кг 1 7

Кол-во радиаторов 10-ти секционных для площади среднего школьного кабинета 30м2, секций

~17 ~34

Цена за единицу секции/товара, руб. ~450/4500 ~400/4000

ЧМЗ-120-500Sira Atis 500

Теплоотдача - перенос тепла с поверхности конструкции в окружающую среду.Номинальный тепловой поток - тепловой поток, определяемый при нормированных условиях: температурный напор 70°С, расход теплоносителя 0,1 кг/с при его движении в приборе по схеме «сверху вниз», атмосферное давление 1013,3 ГПа.

Электрический обогрев.

Закон Джоуля-Ленца.

Электрические обогреватели.• Один из способов обогрева помещения -

электрический обогреватель. Он удобен тем что работает только на электричестве и не требует дополнительных затрат ресурсов, например, как в водяном отоплении: воды и постройки специальных зданий - котельных, а также системы трубных коммуникаций. Электронагреватели просты в использовании, хотя и более опасны чем например водяные батареи, электронагреватель может перегреться, или может произойти короткое замыкание. С ними как и со всеми электроприборами нужна осторожность в использовании.

Принцип работы.

• Принцип работы всех электрических обогревателей основан на том что все проводники электричества нагреваются, когда по ним проходит электрический ток. Это объясняется тем что свободные электроны в металле взаимодействуют с ионами и атомами вещества проводника и передают им свою энергию, внутренняя энергия проводника увеличивается, и он нагревается. В неподвижных металлических проводниках вся электрическая энергия идет на увеличение внутренней энергии проводника и его нагревание, затем он передаёт полученную энергию окружающей среде - так и работают электрические обогреватели.

Закон Джоуля-Ленца.

• Существует закон, показывающий, какое количество теплоты выделит проводник, по которому проходит ток. Это закон открыли независимо друг от друга английский ученый Джеймс Джоуль в 1841 году и русский ученый Эмилий Христианович Ленц в 1842 году, в честь них закон был назван законом Джоуля-Ленца. Этот закон гласит:

• Количество теплоты, выделяемое проводником с током, равно произведению квадрата силы тока, сопротивлению проводника и времени.

• Или Q=I2Rt• Выше было сказано что вся электрическая энергия , то есть работа тока A, идет

на увеличение внутренней энергии проводника, значит Q=A=UIt, и т.к. U=IR, то Q=I2Rt.

• Из этой формулы видно, что количество теплоты Q прямо пропорционально сопротивлению проводника R, значит, так как R=pl:S, где p удельное сопротивление материала, а l и S длина и площадь поперечного сечения проводника, то лучше изготавливать нагревательный элемент, самую главную часть обогревателя, которая и отдает тепло воздуху, из металла с максимальным удельным сопротивлением. Такой металл должен не перегореть нагревшись до высокой температуры (металлы используемые в обогревателях могут выдерживать, не разрушаясь температуру до 1000-1200 °C).

,

Удельное сопротивление. Нихром

• Лучше всего для этого подходит нихром - сплав никеля, хрома и марганца с удельным сопротивлением 1,1 ,что примерно в 70 раз больше удельного сопротивления меди. В нагревательном элементе обычно проводник в виде проволоки или ленты намотан на пластинку из жароустойчивого материала, например слюды, или керамики. Нагрев проводника, по которому идет ток, часто используется и в других приборах, например в утюгах, лампочках накаливания, электроплитах, кипятильниках, и т.п. Этот закон также показывает нам, куда девается электрическая энергия, ибо она не может просто так исчезнуть, как и любая другая энергия.

Преимущества. КПД.• Одно большое преимущество электрических

обогревателей - высокий КПД(в нашем случае это отношение электрической энергии, о есть работы тока, к количеству теплоты потраченному на обогревание воздуха)почти всегда достигающий 99% так как почти вся электрическая энергия идет на нагрев проводника (нагревательного элемента). У электрического обогревателя есть и другие преимущества по сравнению с другими способами обогревания помещений. Это единственный вид отопления не загрязняющий окружающую среду. В котельных для обогрева воды сжигается топливо, и продукты его распада загрязняют окружающую среду. Также такой обогреватель не шумит, не сжигает кислород.

• Современные электрические обогреватели экономичны, мобильны, обладают большой мощностью и способны обогревать большие помещения. Электрический обогреватель затрачивает меньше ресурсов на свое производство и работу, чем многие другие способы обогрева помещений, как например водяное отопление, или вентиляция.

• Однако обычно электрические обогреватели используются в качестве альтернативы водяному отоплению, когда холода наступают раньше обычного срока, а отопление пока не работает, например, осенью, или в случае резких похолоданий в другие времена года. Если бы люди полностью положились на городское отопление, то просто замерзли бы во время неожиданных заморозков. Также электрические обогреватели могут использоваться в дачных и деревенских домах, за неимением там водяного отопления и вместо печей и каминов.

Ифнормация взята из:• http://www.argo-montage.ru/radiator/• http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A0%D0%B0%D0%B4%D0%B8%D0%B0%D1%82%D0%BE%D1%80_%D

0%BE%D1%82%D0%BE%D0%BF%D0%BB%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D1%8F• http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A2%D0%B5%D0%BF%D0%BB%D0%BE%D1%81%D0%BD%D0%B0%D0%

B1%D0%B6%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5• http://dic.academic.ru/dic.nsf/stroitel/10316• http://cherad.ru/radiat/rekom-1.php• http://teplovodservice.ru/radiatory/alyuminievye/alyuminievyj_radiator_sira_atis_500_10_sekcij1/• http://www.teplovsem.ru/catalog/criteries/cat54/228_3459/• http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A2%D0%B5%D1%80%D0%BC%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%

BA%D0%BE%D0%B5_%D1%81%D0%BE%D0%BF%D1%80%D0%BE%D1%82%D0%B8%D0%B2%D0%BB%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5

• http://santatrade.ru/catalog/radiatoriron.html• http://www.haz.ru/statija/boiler9.shtml• http://www.tds-sever.ru/radiator_chugun_sekc.html• http://sprut.msk.ru/ustanovka-radiatorov-otopleniya/tseny-na-ustanovku-otopitelnyh-priborov/• http://10kw.ru/index.php?productID=1373• http://www.alterplast.ru/catalog/radiatory_a500s/• http://www.teplostyle.ru/sira-nik-500/• http://diango.ru/shop/radiators_aluminum/• http://www.goods-direct.ru/household-appliances/cast-iron-radiators.html

Спасибо за внимание!