Определение площади поверхности и числа элементов отопительных приборов

4. Определение площади поверхности и числа элементов отопительных приборов

Площадь поверхности отопительных приборов F_pизмеряют в настоящее время только в м². Для расчета F_р прежде всего необходимо определить величину теплового потока отопительного прибора, обусловленного поверхностной плотностью, т. е. значением теплового потока q_пр, передаваемого от теплоносителя в окружающую среду через 1 м² площади поверхности прибора.

Как следует из основного уравнения теплопередачи (2.55), плотность теплового потока приборов, являясь произведением коэффициента теплопередачи на температурный напор, заdисит от тех же факторов, что и коэффициент теплопередачи. Поэтому на практике для упрощения расчетов определяют с учетом всех факторов сразу плотность теплового потока отопительного прибора q пр. Для этого используют так называемую номинальную плотность теплового потока.

Номинальную плотность теплового потока q ном, Вт/м², получают путем тепловых испытаний отопительного прибора для стандартных условий работы в системе водяного отопления, когда средний температурный напор ∆tст/ср =70°С, расход воды в приборе составляет G ст/пр =0,1 кг/с, а атмосферное давление р_б= 1013,3 гПа.

В этих стандартных условиях относительный расход воды в приборе (отношение действительного расхода воды в приборе к номинальному расходу, принятому при его тепловых испытаниях).

Стандартный температурный напор при теплоносителе воде, при котором проводятся тепловые испытания отопительных приборов, получен по формуле

∆tст/ср =tср – tв = 0,5 (tвх+ tвых)- tв= 0,5 (105 + 70) — 18 = 69,5 ≈ 70 °С,

где температура входящей сверху в прибор воды tвх =105°С; выходящей снизу tвых = 70°С; температура воздуха в помещении tв = 18°С.

Значение номинальной плотности теплового потока, Вт/м², основных типов отопительных приборов см. в табл. 8.1. Как видно из этой таблицы, величины q ном панельных радиаторов в 1,5—2 раза выше, чем q ном конвекторов, что отражает теплотехнические преимущества первых.

Располагая величиной q ном, можно определить расчетную плотность теплового потока отопительного прибора q пр, Вт/м², для условий работы, отличных от стандартных, по формулам:

а) для теплоносителя — воды

 (8.2),

где q_ном- номинальная плотность теплового потока отопительного прибора при стандартных условиях работы, Вт/м² (принимают по табл. 8.1),

tср - температурный напор, равный разности полусуммы температур теплоносителя на входе и выходе отопительного прибора и температуры вохдуха помещения, ∆ tср = [0,5(tвх+tвых)-tв], ^оС

Gпр - действительный расход воды в отопительном приборе, кг/с, Gпр=Q/[c(tвх-tвых)];

n, p - экспериментальные значения показателей степеней (табл. 8.1),

Спр - коэффициент, учитывающийсхему присоединения отопительного прибора и изменение показателя степени р в различных диапазонах расхода теплоносителя (табл. 8.1).

б) для теплоносителя — пара

, (8.3)

где q_ном- номинальная плотность теплового потока отопительного прибора при стандартных условиях работы, Вт/м² (принимают по табл. 8.1),

∆tн - температурный напор, равный разности температыры насыщенного пара и температуры воздуха помещения (tп-tв)

Если известна поверхностная плотность теплового потока отопительного прибора q пр, Вт/м2, то тепловой поток прибора Qnp, Вт, пропорциональный площади его нагревательной поверхности, составит:

Qnp= q пр Fр (8.4)

Отсюда, расчетная площадь Fр, м2, отопительного прибора независимо от вида теплоносителя

Fр = Qnp/q пр (8.5)

При учете дополнительных факторов, влияющих на теплоотдачу приборов, формула (8.5) примет вид

Fр = Qnp/q пр β1 β2 (8.6)

где Qnp — теплоотдача отопительного прибора в отапливаемое помещение, определяется по формуле

Qnp — Qnoтp — 0, 9Qтp, (8.7)

Где Qnотp - теплопотребность помещения , равная его теплопотерям ха вычетом теплопоступлений, Вт;

Qтp - суммарная теплоотдача открыто проложенных в пределахпомещения стоякоа, проводок, к которым непосредственно присоединен прибор (коэффициент 0,9 учитывает долю теплового потока о теплопроводов, полезную для поддержания температуры воздуха в помещении.

С учетом выражения 8.7, формула 8.6 приобретает вид

где Qnoтp, Qтp - то же, что и в формуле 8.7, q_пр -

то же, что и в формулах (8.2) и (8.3).

Суммарную теплоотдачу теплопроводов Qтр, Вт можно опреелить по формуле

Qтр=∑kтр π dн l (tт-tв),(8.9)

где kтр, dн и l — соответственно коэффициент теплопередачи, Вт/(м²-К), наружный диаметр, м, и длина, м, отдельных теплопроводов; t₁ и t_B — температура теплоносителя и воздуха в помещении, м.

На практике теплоотдачу от теплопроводов определяют по упрощенной формуле

Qтр = qв lв + qr lr (8-10)

При этом используются таблицы справочников [7], где даны значения q_B и q_r — теплоотдачи 1 м вертикально и горизонтально проложенных труб, Вт/м, исходя из их диаметра и разности температур (tт-tв); lв и lr.— длина вертикальных и горизонтальных теплопроводов в пределах помещения, м.

В формуле (8.8): β1 — коэффициент учета дополнительного теплового потока устанавливаемых отопительных приборов за счет округления сверх расчетной величины (принимается по табл. 8.2); β₂ — коэффициент учета дополнительных потерь теплоты отопительными приборами у наружных ограждений (принимается по табл. 8.3).

Таблица 8.2 Значение коэффициента β₁

Шаг номенклатурного ряда отопительных приборов, кВт	β1
0,12	1,02
0,15	1,03
0,18	1,04
0,21	1,06
0,24	1,08
0,3	1,15

Примечание. Для отопительных приборов помещения с номинальным тепловым потоком более 2,3 кВт следует принимать вместо β₁ коэффициент β₁^’=0,5 (1+ β₁).

Расчетное число секций чугунных радиаторов определяют по формуле

 (8.11),

Где f₁ - площадь поверхности нагрева одной секции, м2, зависящая от типа радиатора, принятого к установке в помещении (принимается по табл.8.1),

β₄ - коэффициент, учитывающий способ установки радиатора в помещении при открытой установке

Таблица 8.3 Значение коэффициента β₂

Отопительный прибор	Значение β2 при установке прибора
	У наружной стены, в т.ч. под световым проемом	У остекления светового проема
Радиатор
чугунный секционый	1,02	1,07
Стальной панельный	1.01	1,08
Конвектор
С кожухом	1,02	1,05
Без кожуха	1,03	1,07

β₄=1,0; β₃ - коэффициент, учитывающий число секуий в одном радиаторе и принимаемый для радиатора типа МС-140 равным при числе секций от 3 до 15 - 1, от 16 до 20 - 0,98, от 21 до 25 - 0,96, а для остальных чугунных радиаторов вычисляется по формуле

β₃=0,92 + 0,16/Fp (8.12)

Поскольку расчетное число секций по формуле (8.11) редко получается целым, то его приходится округлять для получения числа секций N _уст, принимаемых к установке. При этом согласно п. 3.49 [33] допускают уменьшение теплового потока Qпр не более чем на 5 % (но не более чем на 60 Вт). Как правило, к установке принимают ближайшее большее число секций радиатора.

Для всех остальных отопительных приборов β₃ = 1.

Если к установке приняты панельный радиатор типа РСВ1 и РСГ2 или конвектор с кожухом определенной площади /i, м², то их число (размещаемых в помещении открыто) составит

 

N-F_p/f₁. (8.13)

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

N = F_p/nf₁ (8.14)

Где n — число ярусов и рядов элементов, составляющих прибор; f\— площадь одного элемента конвектора или одной ребристой трубы, м^г,

В процессе определения необходимой площади поверхности отопительных приборов исходные и получаемые данные вписывают в бланк (табл. 8.4).

Таблица 8.4

№ помещения	Тепловая мощность, Q потр, Вт	Температура воздуха в помещении , tв, оС	Температура теплоносителя на входе, tвх оС	Температура теплоносителя на выходе,	Температурный напор, ∆tср оС	Расход теплоносителя G, кг/ч	Расчетная плотность теплового потока прибора qпр, Вт/м3	Пправочные коэффициенты
								β1	β2
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10

Теплопередача теплопроводов Qтр, Вт	Qпр=Qпотр-0,9Qтр, Вт	Расчетная площадь прибора, Fр м2	Пправочные коэффициенты		Расчетное число секций, Nр	Установочное число секций, Nуст
			β1	β2
11	12	13	14	15	16	17

В течение отопительного периода изменяются теп-лопотери помещений, так как изменяется температура наружного воздуха, воздействуют ветер и солнечная радиация, а также изменяются бытовые и технологические тепловыделения.

Для приведения теплоотдачи приборов, установленных в отдельных помещениях, п соответствие с потерями теплоты необходимо изменять как количество воды, проходящей через приборы, так и ее температуру, т. е. качественно и количественно регулировать системы отопления.

Качественное регулирование достигается изменением температуры воды, подаваемой в отопительные приборы из теплового центра (котельной, ТЭЦ). Это — центральное регулирование.

Количественное местное регулирование теплоотдачи приборов осуществляется изменением количества воды, поступающей в прибор, для чего в двухтрубных системах применяют краны двойной регулировки (см. рис. 7.12,г), трехходовые краны (КРТП и КРПШ рис. 7.12, е) применяют на подводках к приборам однотрубных систем водяного отопления.

Регулировочные краны устанавливают для проведении диух не одна от другой стадий регулировании: монтажной — в период наладки и пуска системы и эксплуатационной — во время эксплуатации системы. Регулировочные краны не устанавливают у приборов, размещаемых в лестничных клетках и в других местах, где вода может замерзнуть. Не допускается установка запорно-регулировочной арматуры на «сценках» приборов.

Для конвекторов с воздушными регулирующими клапанами установку регулирующей арматуры на подводках согласно [33] не предусматривают.

В системах парового отопления предел качественного регулирования весьма ограничен, поэтому в этих системах применяется центральное и местное количественное регулирование: при изменении температуры наружного воздуха меняется количество пара, поступающего в систему, либо пар подается с определенным перерывом (регулирование «пропусками»).

В последние годы стали применять регулирующие устройства автоматического воздействия. Они автоматически перекрывают вентили на теплопроводах при повышении температуры в помещении и вновь открывают их при понижении температуры.

 

Контрольные вопросы

1. Какие основные требования предъявляются к отопительным приборам?

2. Какие виды отопительных приборов применяют для жилых, общественных и производственных зданий?

3. Где размещают и как устанавливают отопительные приборы?

4. В каких единицах измеряют площадь поверхности отопительных приборов?

5. Для каких условий работы получены значения номинальной плотности теплового потока отопительных приборов?

6. Каким образом учитывают дополнительные факторы, влияющие на теплопередачу отопительных приборов?

7. В каких случаях и в каком размере необходимо учитывать теплоотдачу теплопроводов системы отопления? Какова методика проведения этого расчета?

8. Почему необходимо регулировать теплоотдачу отопительных приборов? Какие существуют методы регулирования теплоотдачи?

9. Каким образом регулируется теплоотдача конвекторов «Универсал»?