Отопительные приборы

5. Отопительные приборы

Отопительные приборы – один из основных элементов систем отопления, предназначенный для теплопередачи от теплоносителя в обогреваемые помещения.

К отопительным приборам как к оборудованию, устанавливаемому непосредственно в обогреваемых помещениях, предъявляются следующие требования, дополняющие и уточняющие требования к системе отопления.

Санитарно-гигиенические. Относительно пониженная температура поверхности, ограничение площади горизонтальной поверхности приборов для уменьшения отложения пыли, доступность и удобство очистки от пыли поверхности приборов и пространства вокруг них.

Экономические. Относительно пониженная стоимость прибора, экономный расход металла на прибор, обеспечивающий повышение теплового напряжения металла.

Архитектурно-строительные. Соответствие внешнего вида отопительных приборов интерьеру помещений, сокращение площади помещений, занимаемой приборами.

Производственно-монтажные. Механизация изготовления и монтажа приборов для повышения производительности труда. Достаточная механическая прочность приборов.

Эксплуатационные. Управляемость теплоотдачи приборов, зависящая от их тепловой инерции. Температурная устойчивоять и водонепроницаемость стенок при предельно допустимом в рабочих условиях гидростатическом давлении внутри приборов.

В данном разделе курсовой работы приведен общий порядок расчета количества секций секционного радиатора, для которого определена из теплоэнергетического баланса теплоотдача в помещение, необходимая для поддержания заданной температуры. А также произведен расчет приборов наиболее нагруженного стояка.

Результаты этого расчета сведены в таблицу.

5.1 Расчет отопительных приборов

Требуемый номинальный тепловой поток Qн.т, Вт, для выбора типоразмера отопительного прибора находится по формуле:

, (17)

где Qпр – необходимая теплопередача прибора в рассматриваемом помещении, Вт:

, (18)

где Qтр – теплоотдача открыто проложенных в пределах помещения труб стояка и подводок, Вт:

, (19)

где qв, qг – теплоотдача 1 м вертикальных и горизонтальных труб, Вт/м, [6, табл. II.22];

lв, lг – длина вертикальных и горизонтальных труб в пределах помещения, м.

φк – комплексный коэффициент приведения номинального условного теплового потока прибора Qн.у. к расчетным условиям, определяемый по формуле:

, (20)

где n, p, c – экспериментальные числовые показатели [6, табл. 9.2];

b – коэффициент учета атмосферного давления в данной местности [6, табл. 9.1];

ψ – коэффициент учета направления движения теплоносителя воды в приборе снизу – вверх:

, (21)

где a = 0,006 – для чугунных секционных и стальных панельных радиаторов типа РСВ1;

tвх, tвых – температуры воды, входящей в прибор и выходящей из него, °С.

Расход воды в приборе Gпр, кг/ч, определяется по формуле:

Gпр = [Qп× b1×b2] / [c×(tвх – tвых)], (22)

где Qп – тепловая нагрузка, Вт;

tвх, tвых – температуры теплоносителя соответственно на входе в прибор и выходе из прибора, °С.

Расчетная разность температур Δtср, °С, находится по формуле:

, (23)

где tп – температура в помещении, °С.

Средняя температура воды в отопительном приборе tср, °С, определяется по формуле:

, (24)

где tг и tо – расчетная температура горячей и обратной воды в системе, °С;

Δtм – суммарное понижение температуры воды, °С, на участках подающей магистрали от начала системы до рассматриваемого стояка;

Примечание: ориентировочно принимаем понижение температуры воды в подающей магистрали до стояка Δtм = 0,8°С.

Δtп.ст – суммарное понижение температуры воды на участках подающего стояка от магистрали до рассчитываемого прибора, °С, рассчитываемого по формуле:

, (25)

где qв,i – теплоотдача 1 м вертикальной трубы, Вт/м, на i–том участке подающего стояка, принимаемая по [6, табл. II.22] в зависимости от диаметра участка подающего стояка, разности температуры теплоносителя tп и окружающего воздуха tв;

lуч,i – длина i–го участка подающего стояка, м;

Gуч,i – расход воды, кг/ч, на i–том участке подающего стояка;

с – удельная массовая теплоемкость воды, равная 4187 Дж/(кг∙К);

β1, β2 – коэффициенты учитывающие тип отопительных приборов [6, табл. 9.4, 9.5].

Ориентировочное число секций прибора:

N = Qн.т. / Qн.у.(26)

где Qн.у – номинальный условный тепловой поток одной секции радиатора, Вт.

Минимально допустимое число секций чугунного радиатора определяют по формуле:

Nmin = Qн.т. ×b4 / Qн.у. ×b3 (27)

β4 – коэффициент учета способа установки радиатора [6, табл. 9.12];

β3 – коэффициент учета числа секций в приборе, вычисляемый по формуле:

, (28)

Расчет отопительного прибора в помещении 107, расположенного на стояке 7:

Так как гидравлический расчет в курсовой работе не выполняется, то рассчитать точно температуру воды в магистрали не удастся. Поэтому для курсовой работы принимаем, что в каждый прибор вода поступает с температурой tвх = 95°С, а температура охлажденной воды tвых = 70°С. Следовательно средняя температура воды в приборе:

tср = 0,5×[95 + 70] = 82,5°С.

Тогда расчетная разность температур:

Dtср = 82,5 – 22 = 60,5°С.

Расход воды в радиаторе:

Gпр = 3600×1600×1,03×1,02 / 4187×(95 – 70) = 57,8 кг/ч

Теплоотдача подводок вертикальных и горизонтальных труб:

Qтр = 78×2,7 + 45×2,7 + 81×0,5 + 47×0,58 = 400 Вт,

где длина вертикальных теплопроводов:

lв=2,7 м;

для горизонтальных теплопроводов:

lг=0,5 м (подающая подводка);

lг=0,58 м (обратная подводка).

Необходимая теплопередача прибора в рассматриваемое помещение:

Qпр = 1600 – 0,9×400 = 1240 Вт

Комплексный коэффициент φк :

φк = (60,5 / 70)1 + 0,3 × (57,8 / 360)0 × 1 × 1 × 1 = 0,83

где n=0,3 [6, табл. 9.2];

р=0 [6, табл. 9.2];

с=1 [6, табл. 9.2];

b=1 [6, табл. 9.1 (атмосферное давление 760 мм. рт. ст.)];

ψ=1, т. к. теплоноситель движется по схеме сверху – вниз.

Т. к. тепловой поток выбранного прибора не должен уменьшаться более чем на 5% или на 60 Вт по сравнению с Qпр, поэтому прибор выбирают по величине Qн.т, полученной исходя из значения Qпр, уменьшенного на 5% при

Qпр ≤ 1200 Вт или на 60 Вт при Qпр > 1200 Вт. И следовательно, требуемый номинальный тепловой поток:

Qн.т. = (1240 – 60) / 0,83 = 1422 Вт

Используя значение Qн.у одной секции радиатора МС – 140А [6, прил. X], определим ориентировочное число секций прибора:

N = 1422 / 164 = 8,67

При установке у стены без ниши и под подоконником, до верха которого 100 мм β4 =1,02;

b3 =0,97 + 34 / 9×164 = 0,99

Минимальное число секций прибора (при β4 =1,02) по формуле (27):

Nmin = 1422×1,02 / 164×0,99 = 8,9

Принимаем к установке 9 секций.

Результаты теплового расчета отопительных приборов сведены в таблицы 5.1 и 5.2.

Таблица 5.1 – Тепловыделения открыто проложенных труб

N помещения	Qтр вертик., Вт				Qтр гориз., Вт				Qтр, Вт
	подающие		обратные		подающие		обратные
	q, Вт/м	l, м	q, Вт/м	l,м	q, Вт/м	l, м	Q, Вт/м	l, м
107	78	2,7	45	2,7	81	0,5	47	0,58	400
207	78	2,7	45	2,7	81	0,5	47	0,58	400
307	78	0,604	45	0,104	81	0,5	47	0,58	120

Таблица 5.2 – Результаты теплового расчета отопительных приборов

N прибора	Qп, Вт	tп, °С	tср, °С	Δtср, °С	Gпр, кг/ч	φк	Qтр, Вт	Qпр, Вт	Qн.т, Вт	Nmin	Nуст
1	1600	22	82,5	60,5	57,8	0,83	400	1240	1422	8,9	9
2	1470	22	82,5	60,5	53,1	0,83	400	1110	1270	7,9	8
3	1630	22	82,5	60,5	58,9	0,83	120	1522	1761	10,9	11

Заключение

В ходе выполнения данной курсовой работы была выбрана подходящая система отопления для трехэтажного односекционного жилого здания с заранее определенными конструктивными элементами и архитектурно-планировочным решениям. При выборе системы отопления были учтены санитарно-экономические, экономические, эксплуатационные и другие требования. Также были выбраны отопительные приборы и произведен их расчет.

В результате, можно сказать, что запроектированная система отопления обеспечивает нормируемые условия микроклимата в здании, энергетическую эффективность здания и минимальные экономические затраты на его эксплуатацию.

Библиографический список

1. СНиП 23-01-99*. Строительная климатология / Госстрой России. – М.: ГУП ЦПП, 2005.

2. СНиП 23-02-2003. Тепловая защита зданий / Госстрой России. – М.: ФГУП ЦПП, 2004.

3. ГОСТ 30494-96. Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях / Госстрой России. – М.: МНТКС, 1999.

4. СП 23-101-2004. Проектирование тепловой защиты зданий / Госстрой России. – М.: ГУП ЦПП, 2005.

5.Сканави А. Н., Махов Л. М. Отопление: Учебник для вузов. – М.: Издательство АСВ, 2002.

6. Внутренние санитарно-технические устройства. В 3 ч. Ч.1. Отопление / В. Н. Богословский, Б. А. Крупнов, А. Н. Сканави и др.; Под ред. И. Г. Староверова и Ю. И. Шиллера. – М.: Стройиздат, 1990. (Справочник проектировщика).

7. Лымбина Л. Е., Магнитова Н. Т. Отопление и вентиляция гражданского здания. Учебное пособие к курсовому проекту. Часть 1. Теплотехнический расчет конструкций. Теплоэнергетический баланс здания. – Челябинск, ЮУрГУ, 1998.

8. Лымбина Л. Е., Магнитова Н. Т., Буяльская И. С. Отопление и вентиляция гражданского здания. Учебное пособие к курсовому проекту. Задание. – Челябинск, ЧГТУ, 1994.