Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Выбор отопительных приборов

Именно отопительным (нагревательным) прибором определяются возможности любой системы водяного отопления, так как в конечном итоге через отопительные приборы идет возмещение теплопотерь помещения. В настоящее время на практике используется не только достаточно много типов приборов, но и различные марки приборов каждого типа. Это объясняется обилием конструктивных, строительных, эксплуатационных, эстетических и тому подобных требований, предъявляемых как к системам отопления в целом, так и к отопительным приборам, которые размещаются непосредственно в отапливаемых помещениях любого назначения.

О сложившейся ситуации

В рамках водяной системы отопления нагревательные приборы по преобладающему способу теплоотдачи подразделяются на радиационные (потолочные излучатели), конвективно-радиационные (приборы с гладкой внешней поверхностью) и конвективные (конвекторы с ребристой поверхностью) [1,2].

Что касается радиационных потолочных излучателей (теплоноситель - вода), они не выдержали конкуренции с излучателями, в которых сжигается высококалорийное топливо.

Радиационно-конвективные и конвективные приборы, используемые в настоящее время, можно свести к 5 основным типам (рис. 1).

Некоторые из отопительных приборов могут конструктивно отличаться от приведенных на рис. 1. Но считаем, что эти отличия не принципиальные по теплотехническим требованиям и обычно вызваны желанием изготовителей привлечь внимание покупателей современным дизайном, используемым коррозионностойким материалом или покрытием основного металла [3].

Если же ориентироваться на системы отопления производственных, вспомогательных, общественных зданий, то данные отличия можно в большинстве случаев не учитывать.

По мере развития конструкций металлических отопительных приборов, изменялись требования к ним. Основным из них было теплотехническое - условие передачи в помещение от теплоносителя через единицу площади прибора наибольшего теплового потока. В табл. 1 приведены основные показатели отопительных приборов, представленных на рис. 1.

Из табл. 1 видно, что наиболее высокий коэффициент теплопередачи k_пр (плотность теплового потока на внешней поверхности стенки при температурном напоре равном единице), Вт/(м² * К) [ккал/(ч*м²*^ОС)], может быть у гладко-трубных приборов. Но в целом у радиационно-конвективных приборов k_пр близки по своим значениям и примерно в 1,5 раза выше, чем у приборов конвективного типа. В табл. 1 также условными знаками отмечены другие показатели приборов. Знаком «+» отмечены положительные показатели приборов, знаком «-» - отрицательные, «++» указывает на показатели, определяющие основное преимущество какого-либо вида приборов.

Согласно приведенным данным гладкотрубный прибор (рис. 1в), кроме удобства при удалении пыли, никаких других преимуществ не имеет.

С учетом данных табл. 1, сформулированных в период низких цен на тепловую энергию и металл, при выборе отопительных приборов учитывались в основном следующие показатели.

1. При повышенных санитарно-гигиенических, а также противопожарных, противовзрывных требованиях предлагалось использовать приборы с гладкой поверхностью - стальные панельные радиаторы (рис. 1б) или секционные чугунные радиаторы типа МС (без оребрения) (рис. 1а). Применение гладкотрубных приборов (рис. 1 в) должно было быть специально обоснованным.

2. При нормальных санитарно-гигиенических требованиях рекомендовались к использованию приборы с гладкой и ребристой поверхностью:

* в общественных зданиях предлагались к использованию радиаторы (рис. 1а, 1б), конвекторы с кожухом (рис. 1 г);

* в производственных - секционные радиаторы (рис. 1а), ребристые трубы (рис. 1д);

* в административно-бытовых зданиях и вспомогательных помещениях производственных предприятий - конвекторы без кожуха.

3. При пониженных санитарно-гигиенических требованиях в помещениях можно было использовать приборы любого типа.

Фактически в настоящее время в существующих зданиях используются в подавляющем большинстве случаев следующие отопительные приборы:

* в производственных, вспомогательных и т.п.

- гладкотрубные;

* в административно-бытовых, жилых зданиях

- радиаторы секционные, конвекторы с кожухом или без кожуха.

Несмотря на всю привлекательность стальных панельных радиаторов (рис. 1б), практика показала невозможность их использования в паровых системах отопления, а также при использовании для подпитки теплосети недеаэрированной воды без замены материала радиаторов на специальные стали.

Приборы из ребристых чугунных труб (рис. 1д) на сегодняшний день практически не производятся, а существующие в большинстве случаев заменены, в виду их недостатков (см. табл. 1).

Методика расчета отопительных приборов

В настоящее время большое внимание уделяется выбору отопительных приборов в жилых, офисных помещениях и практически нет обоснованных рекомендаций по их выбору в производственных и тому подобных зданиях. Рассмотрим данную задачу. Для этого следует определиться с показателем для сравнения. Именно такой характеристикой, наряду с теплотехнической, был определен показатель теплового напряжения металла прибора M [4], равный отношению количества теплоты Q_пр, отдаваемого прибором в течение 1 ч, при разности средних температур At теплоносителя и окружающего воздуха к весу нагревательного прибора G_м:

, ккал/(ч*кг*^ОС) [Вт/(кг*К)]

отопление прибор помещение

Чем больше показатель M, тем более экономичным будет прибор по расходу металла. Для облегченных приборов показатель M близок к единице и даже превышает ее, тогда как для радиаторов M = 0,29-0,36, а для ребристых труб М = 0,25Вт/(кг*К)].

Позднее, например в [5], был введен другой (обратный) показатель - удельная масса отопительного прибора (M_уд), равный отношению его фактической массы к реализуемому тепловому потоку в нормированных условиях, кг/кВт.

Чтобы этот показатель использовать для сравнения различных приборов необходимо вести их сопоставление при одинаковой площади нагревательной поверхности.

В качестве измерителя поверхности нагрева отопительных приборов используется эквивалентный квадратный метр (экм). За эквивалентный квадратный метр принимается условная поверхность отопительного прибора, отдающая в час 435 ккал при разности средних температур теплоносителя и воздуха 64,5 ^ОС и при пропуске через эту поверхность 17,4 кг воды.

Госстроем СССР (ныне Росстрой РФ - прим. ред.) 19 августа 1957 г. были утверждены указания СН9-57 по вычислению поверхности нагрева отопительных приборов, откуда:

[(95+70)/2-18]=64,5 (^ОС);

435/[(95-70)10³]=0,0174 (т)=17,4 (кг/(ч*м²)).

Позднее в [2], в схемы расчетов были внесены изменения, которые в основном можно свести к следующим: t_cp~70 °C; G_пр=360 кг/ч (0,1 кг/с). То есть последний показатель перестал зависеть от величины нагревательной поверхности прибора.

В нашем случае был принят следующий порядок определения величин теплонапряжения отопительных приборов.

Величина теплового потока во всех случаях принималась равной Q_пр=100000 ккал/ч (116,3 кВт). Температурный напор отопительных приборов равен:

где t_п, t_о, t_в - соответственно, температура воды на входе и выходе из прибора и температура окружающего воздуха, ОС.

Плотность теплового потока на 1 экм площади поверхности нагрева отопительного прибора равна:

, ккал/(ч.экм)

где m, n - коэффициенты, зависящие от типа приборов, схемы движения теплоносителя [6]. В расчетах принята схема присоединения приборов к теплопроводам: сверху - вниз.

Величины экм конкретных приборов принимались по данным [4, 6]. Масса экм приборов, их секций, гладкой трубы (погонный метр) приняты поданным [4, 7].

Теплонапряжение металла отопительного прибора определялось по формуле (1), а удельная масса отопительного прибора с учетом рекомендаций [5].

Результаты расчетов

Результаты расчетов сведены в табл. 2. У конвекторов с кожухом (рис. 1д) теплонапряжение металла оказалось самым высоким, 2,4 Вт/кг t=64,5°C.

Для секционных чугунных радиаторов данный показатель М равен 0,34. Эти расчетные значения соответствуют ранее приведенным фактическим данным, полученным по результатам испытаний приборов [2].

Удельная масса отопительных приборов (табл. 2) так же отвечает рекомендуемым значениям, например, для радиаторов отопительных чугунных [5] в пределах 40-50 кг/кВт. В нашем случае 45,6 кг/кВт при t =64,5 ^ОС.

Если исходить из удельной массы отопительных приборов, то их можно распределить следующим образом (t =64,5 ^ОС) (табл. 3).

Следовательно, по металлоемкости приборы можно расположить следующим образом:

* конвектор с кожухом (рис. 1г);

* радиаторы стальные (рис. 1б);

* прибор гладкотрубный 100 мм (рис. 1в) и радиатор секционный (рис. 1а);

* прибор из ребристых труб чугунных (рис. 1 д). По результатам данного исследования можно отметить, что для производственных зданий с повышенными и нормальными санитарно-гигиеническими требованиями следует использовать:

* при качественном водно-химическом режиме радиаторы панельные и т.п. из углеродистой стали;

* при неудовлетворительном водно-химическом режиме радиаторы чугунные секционные (без оребрения) и приборы гладкотрубные.

При этом металлоемкость приборов повышается не менее чем в 2 раза. Подробные расчеты по гладкотрубным приборам (табл. 2) показали, что наиболее эффективными следует считать устройства из труб с диаметром 100 мм. Но целесообразно использование и приборов с трубами диаметром меньше 100 мм, т.к. в этом случае металлоемкость сохраняется близкой к оптимальной.

Характерным следует считать и то обстоятельство, что при снижении At с 84 до 52 ^ОС (со 100 до 62%) расчетная удельная масса отопительных приборов возрастает на 85-90%. Но практика показывает, что фактический рост удельной массы может быть заметно ниже. Это вызвано особенностями теплообмена, когда в отопительных приборах по мере снижения температуры греющей воды возрастает относительная температура наружной поверхности прибора (рис. 2) [2].

Из рис. 2 видно, что при снижении температуры воды с 83 до 72 ^ОС, температурный перепад на поверхности прибора снижается вдвое с 8 до 4 ^ОС. Сопоставление теплотехнических характеристик нагревательных приборов (табл. 1) и экономических (расход металла) (табл. 2) показывает, что теплотехнические характеристики приборов в виде коэффициента теплоотдачи (k_пр) практически не участвуют в формировании их стоимостных показателей. Так, конвекторы с кожухом (рис. 1 г) и ребристая чугунная труба (рис. 1д), имеющие близкие k_пр, отличаются на порядок по их удельной массе в пользу конвекторов. При одинаковых k_пр у радиаторов стальных панельных (рис. 1б) и гладкотрубных приборов (рис. 1 в) их удельная масса отличается в 2,5 раза в пользу радиаторов.

Но при этом следует подчеркнуть - радиаторы чугунные секционные (рис. 1а) остаются достаточно ликвидным товаром на этом рынке [3], что подтверждается выходом межгосударственного стандарта [5]. Вызвано это в первую очередь сохраняющимся в ряде случаев низким качеством водно-химического режима систем теплоснабжения [8].

Малая металлоемкость стальных конвекторов определяет их низкую инерционную теплоемкость, что приводит к временному снижению качественных отопительных характеристик при резких понижениях температуры наружного воздуха. Выходом из этой ситуации может быть некоторое на 10-15% увеличение их тепловой мощности, но только при условии установки перед каждым отопительным прибором терморегуляторов (радиаторных термостатов).

При этом естественно необходимо обеспечить выполнение правил установки и использования данных приборов.

Литература

отопление прибор помещение

1. Отопление и вентиляция: Учебник для вузов/ В.Н. Богославский, В. П. Щеглов, Н.Н. Разумов и др. - 2-е изд., М.: Стройиздат, 1980. 295 с.

2. Сканави А.Н. Отопление: Учеб. для техникумов. - 2-е изд. М.: Стройиздат, 1988. 416 с.

3. Крупнов Б.А. Отопительные приборы, производимые в России и ближнем зарубежье: Учебное пособие. М.: ИАСВ, 2002. 64 с.

4. Белоусов В.В., Михайлов Ф.С. Основы проектирования системы центрального отопления. М.: Стройиздат, 1962. 402 с.

5. Межгосударственный стандарт ГОСТ 8690-94. Радиаторы отопительные чугунные. М.: ИПК изд. стандартов, 1995. 8 с.

6. Наладка систем централизованного теплоснабжения. Справочное пособие. / И.М. Сорокин и др. М.: Стройиздат, 1979. 223 с.

7. Справочник по специальным работам. Монтаж сантехустройств. М.: Стройиздат, 1964. 765 с.

8. Щелоков Я.М. Вводно-химические режимы системы коммунального теплоснабжения // Новости теплоснабжения, 2004, № 8. С. 27-31.

Размещено на Allbest.ru