Материал: Тепловая мощность отопительных приборов

Если радиатор помещен в нишу под окном и закрыт глухим декоративным экраном, воздух не сможет эффективно забрать у него тепло, и теплоноситель унесет свое тепло в другое помещение (Приложение 10, А).

Если радиатор слишком придвинут к стене, то значительная часть тепла уйдет на нагрев этой стены, а значит - улицы. Крепить радиаторы надо на некотором расстоянии от стены, чтобы обеспечить движение воздуха, отнимающего тепло у задней стенки радиатора (Приложение 10, Б).

Затрудненный доступ воздуха к радиатору уменьшает его эффективность.

Всегда полезно между радиатором и стеной установить теплоотражающий экран, например из оцинкованной жести или фольгированного пеноматериала - это увеличит количество отдаваемого тепла (до 40%) (Приложение 10, А). Обязательное условие применение отражающей изоляции это наличие воздушного зазора в 20…30 мм между отражателем и излучающей поверхностью и расположение отражающей поверхности со стороны источника тепла.

Глухой экран перед батареей, поднятый над полом на четверть высоты батареи и совершенно открытый сверху, позволяет увеличить на 5…10% теплосъем благодаря интенсивному движению воздуха между батареей и экраном (Приложение 10, А).

Длина радиатора под окном должна иметь длину 0,7…0,85 от длины окна. Поэтому при широких окнах, скорее всего, понадобятся радиаторы малой высоты (но длинные), а при узких окнах - высокие.

.11 Методика теплового расчёта отопительных приборов

Тепловой расчет приборов заключается в определении площади внешней нагревательной поверхности каждого отопительного прибора, обеспечивающей необходимый тепловой поток от теплоносителя в помещение. Расчет проводится при температуре теплоносителя, устанавливаемой для условий выбора тепловой мощности приборов. Для теплоносителя воды это максимальная средняя температура воды в приборе, связанная с ее расходом.

Тепловая мощность прибора - его расчетная теплоотдача Q_np, определяется теплопотребностью помещения за вычетом теплоотдачи теплопроводов, проложенных в этом помещении.

Площадь теплоотдающей поверхности зависит от принятого вида прибора, его расположения в помещении и схемы присоединения к трубам. Эти факторы отражаются на значении поверхностной плотности теплового потока прибора.

Если поверхностная плотность теплового потока прибора q_np, Вт/м² известна, то теплоотдача отопительного прибора Q, Вт, должна быть пропорциональна площади его нагревательной поверхности:

Q_пр=q_пр×A_p

Расчетная площадь А_р, м², отопительного прибора независимо от вида теплоносителя определяется по формуле:

Ap=Q_np/q_np,

где -Q_np - требуемая теплоотдача прибора в рассматриваемое помещение (Q_пp=Q_п - µ_тр×Q_тр);

Q_п - теплопотребность помещения, Вт;

Q_тр - суммарная теплоотдача проложенных в пределах помещения нагретых труб стояка (ветви) и подводок, к которым непосредственно присоединен отопительный прибор, а также транзитного теплопровода, если он имеется в помещении, Вт;

µ_тр - поправочный коэффициент, учитывающий долю теплоотдачи теплопроводов, полезную для поддержания заданной температуры воздуха в помещении (µ_тр составляет при прокладке труб: открытой - 0,9, скрытой в глухой борозде стены - 0,5, замоноличенной в тяжелый бетон - 1,8 (возрастание теплоотдачи обгоняется увеличением площади теплоотдающей поверхности)).

Суммарную теплоотдачу теплопроводов Q_тр, Вт, находят по формуле:

Q_тр=µ k_тр*µ*d_н*l*(t_г-t_в),

-где k_тр, d_н, l - соответственно коэффициент теплопередачи, Вт/(м²*°С), наружный диаметр (м) и длина (м) отдельных теплопроводов;

t_г и t_в - соответственно температура теплоносителя и воздуха в помещении, °С.

Теплоотдачу теплопроводов можно определить приближенно по формуле:

Q_тр=q_в∙l_в+q_г*l_г.

Длина секционных радиаторов зависит от числа секций, составляющих приборы.

Число секций радиаторов определяют по формуле:

= (A_p/a₁) (µ₄/µ₃),

где -а₁- площадь одной секции, м², типа радиатора, принятого к установке в помещении;

µ₄ - поправочный коэффициент, учитывающий способ установки радиатора в помещении;

µ₃ - поправочный коэффициент, учитывающий число секций в одном радиаторе (µ₃ - 1,0 при А_р= 2,0 м²), который для радиаторов типа М-140 вычисляется по формуле: µ₃ = 0,97 + 0,06 / А_р.

Секционные радиаторы проходят тепловые испытания при площади отопительного прибора около 2,0 м², т.е. в составе семи - восьми секций, поэтому полученное значение коэффициента теплопередачи справедливо только для радиаторов именно таких размеров.

При меньшем числе секций коэффициент теплопередачи относительно повышается благодаря влиянию усиленного теплового потока крайних секций, торцы которых свободны для теплообмена излучением с помещением, поэтому размеры радиатора могут быть несколько сокращены. При большем числе секций влияние крайних секций на коэффициент теплопередачи уменьшается, и размеры радиатора должны быть несколько увеличены.

Для типов радиаторов с площадью одной секции 0,25 м² (в том числе для эталонного радиатора) коэффициент µ₃ определяют по формуле:

µ₃ = 0,92 + 0,16 /А_р.

Расчетное число секций по формуле (µ₃ = 0,97 + 0,06 / А_р) редко получается целым. При выборе целого числа секций радиатора допускают уменьшение расчетной площади А_р не более чем на 5% (но не более чем на 0,1 м²). Так поступают с целью ограничения отклонения от расчетной температуры в помещении (обычно приемлемо понижение на 1 °С в гражданских и на 2 °С в производственных зданиях). Поэтому, как правило, к установке принимают большее ближайшее число секций.

Если в наружной стене имеется подоконная ниша, то длина радиатора должна быть меньше ее длины, по крайней мере, на 400 мм при прямой подводке труб (600 мм - при подводке с уткой). Лишние секции выделяют в самостоятельный радиатор.

Длина стальных панельных радиаторов определяется размерами выпускаемых марок, а не получается в результате набора стандартных элементов, как при расчете секционных радиаторов. Для увеличения площади отопительного прибора, если это необходимо, отдельные марки одноблочных панельных радиаторов (например, типа РСВ или РСГ) могут объединяться в блоки, включающие две параллельно расположенные панели.

Если к установке предназначен панельный радиатор определенной площади а (м²), то число таких радиаторов, размещаемых в помещении открыто определяется по формуле:

N = A_p/ a₁

При применении двухрядных блоков их расчетную площадь А_р увеличивают, принимая соответственно пониженный коэффициент теплопередачи по сравнению с коэффициентом для однорядной установки радиатора.

Длина конвекторов с кожухом также определяется размерами выпускаемых полностью готовых приборов.

Число элементов конвекторов без кожуха или ребристых труб в ярусе по вертикали и в ряду по горизонтали определяют по формуле:

= A_p/ (n×a₁)

где n - число ярусов и рядов элементов, составляющих прибор;

a₁- площадь одного элемента конвектора или одной ребристой трубы принятой длины, м².

Предполагаемое число ярусов и рядов элементов, а также схему соединения их между собой следует заранее учитывать при определении расчетной площади отопительного прибора (с последующей проверкой).

Длина греющей трубы 1, м, в ярусе или в ряду гладкотрубного прибора составит:

=А_р×µ₄/(n×a₁),

где µ₄ - поправочный коэффициент, учитывающий наличие декоративного укрытия труб;

n - число ярусов или рядов греющих труб, составляющих прибор;

а₁ - площадь 1 м открытой горизонтальной трубы принятого диаметра, м²/м.

При округлении дробного расчетного числа элементов или приборов до целого числа допустимо, как и для радиаторов, уменьшать А не более чем на 5% (но не более чем на 0,1 м²).

Правильный расчет мощности отопительных приборов гарантирует комфортные температурные условия для пребывания людей.

Глава 2. Расчет мощности отопительного прибора

Определение числа секций чугунного радиатора

Определяем среднюю температуру воды в приборе:

t_ср = (105-2) -0,5×1410×1,06×1,02×3,6/(4,187×300) = 100,8°С

Плотность теплового потока радиатора при µ t_ср = 100,8 - 18 = 82,8°С (изменение расхода воды в радиаторе от 360 до 300 кг/ч практически не влияет на q_np):

Q_пр= 650(82,8/70)1+0,3 = 809 Вт/м²

Теплоотдача вертикальных (lв = 2,7 - 0,5 = 2,2 м) и горизонтальных (1г = 0,8 м) труб D_y20 по формуле:

_тр=q_в×l_в+q_г×l_г Q_тр= 93×2,2 + 115×0,8 = 296 Вт

Расчетная площадь радиатора определяется по формулам:

A_p= Q_np/q_np и Q_пp= Q_п -µ_тр×Q_тр

р= (1410 - 0,9×296) /809= 1,41 м²

Расчетное число секций радиатора М-140А при площади одной секции 0,254 м² (µ₄=1,05, µ₃ = 0,97 + 0,06 / А_р) µ₃ = 0,97 + 0,06 / 1,41= 1,01 определяется по формуле:

N = (1,41/0,254)×(1,05/1,01) = 5,8 секции

Принимаем к установке 6 секций.

.Определение марки устанавливаемого отопительного прибора

Определяем марку открыто установленного настенного конвектора с кожухом типа КН-20к "Универсал-20" малой глубины (однотрубный стояк - проточный, т.е. без крана у прибора).

Определяем средняя температура воды в приборе:

t_cp=(105 -2) -0,5*1410*1,04*1,02*3,6/(4,187*300) = 100,9°С

Номинальная плотность теплового потока для конвектора "Универсал-20" составляет 357 Вт/м².

В нашем случае µ t_cp= 100,9 -18 = 82,9°С (больше 70°С) и G_np=300 кг/ч (меньше 360 кг/ч). Поэтому пересчитываем значение плотности теплового потока конвектора по формуле:

q_пр = q_ном(µt_ср/70)¹⁺ⁿ(G_пр/360)^p_np= 357(82,9/70)1+0,3(300/360)0,07 = 439 Вт/м²

Теплоотдача вертикальных (l_в=2,7 м) и горизонтальных (1_г=0,8 м) труб D_y20 определяем по формуле:

Q_тр=q_в×l_в+q_г×l_гтр= 93×2,7 + 115×0,8 = 343 Вт

Расчетная площадь конвектора определяется по формулам:

A_p= Q_np/q_np и Q_пp= Qп-µ_тр×Q_тр

А_р=(1410 - 0,9×343)/439 = 2,51 м²

Принимаем к установке один концевой конвектор "Универсал-20" с кожухом малой глубины марки КН 230-0,918к площадью 2,57 м² (длина кожуха 845 мм, монтажный номер У5).

.Определение длины и числа ребристых чугунных труб

Определим длину и число ребристых чугунных труб, устанавливаемых открыто в два яруса, в системе парового отопления, если избыточное давление пара в приборе 0,02 МПа (t_нac= 104,25 °С), t_в=15 °С,

Q_п=6500Вт, Q_тр= 50Вт.

Разность температуры определяем по формуле:

µt_н=t_нас-t_в

µt_н=104,25-15=89,25°С

Плотность теплового потока отопительного прибора получим при коэффициенте теплопередачи ребристых чугунных труб, установленных одна над другой, к=5,8 Вт/(м²°С):

_np=k_np×µt_н= 5,8-89,25 =518Вт/м²

Расчетная площадь прибора из ребристых труб по формуле:

A_p=Q_np/q_np

А_р= (6500-0,9×350)/518 = 11,9 м²

Число ребристых труб в одном ярусе, задаваясь длиной выпускаемых труб 1,5 м, имеющих площадь нагревательной поверхности 3,0 м², получим по формуле:

N = A_p/ (n×a₁)= 11,9/(2×3,0) = 2 шт.

Принимаем к установке в каждом ярусе по две последовательно соединенных чугунных ребристых трубы длиной 1,5 м. Общая площадь нагревательной поверхности отопительного прибора из четырех ребристых труб:

А = 3,0×2×2 = 12,0 м²

На основе проведённого расчёта установили число секций, марку, длину и число ребристых труб устанавливаемого чугунного радиатора.

Список литературы

1.Сибикин Ю.Д. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха: учеб. Пособие для студ. сред. проф. образования / Ю.Д. Сибикин. - 5-е изд., стер. - М. : Издательский центр "Академия", 2008. - 304с.

.Соколов Б.А. Котельные установки и их эксплуатация: учебник для нач. проф. образования / Б.А. Соколов. - 4-е изд., стер. - М.: Издательский центр "Академия", 2009. - 432с.

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

.СНиП 2.04.05-91 "Отопление, вентиляция и кондиционирование"

.#"800216.files/image001.gif">

Приложение 2

Способ расположения труб, соединяющих отопительные приборы

Приложение 3

Способ расположения систем отопления в зависимости от места прокладкимагистрали

Приложение 4

Приложение 5

Приложение 6

Приложение 7

Основные конструктивные элементы системы отопления

Виды отопительных труб

Приложение 8

Характеристика современных отопительных радиаторов

Приложение 9

Виды отопительных приборов

Отопительные приборы с гладкой поверхностью

Отопительные приборы с ребристой поверхностью

Приложение 10

Варианты расположения радиаторов в помещении

Эффективность вариантов размещения радиатора