Определение площади поверхности и числа элементов отопительных приборов
Для расчета Fp определяют плотность теплового потока отопительного прибора. Для этого используют номинальную плотность теплового потока.
Номинальную плотность теплового потока qном, Вт/м 2 , получают испытаниями прибора для стандартных условий работы (средний температурный напор Δtср ст = 70 °C, расход воды в приборе Gпр ст = 0,1 кг/с, атмосферное давление рб == 1013,3 гПа.).
Стандартный температурный напор для воды, при котором проводятся испытания приборов
где температура входящей сверху в прибор воды tвх = l05 °C; выходящей снизу tвых = 70 °С; температура воздуха в помещении tв = 18 °C.
Номинальная плотность теплового потока, Вт/м 2 , приведена в табл. 6.1. Из таблицы видно, что qном панельных радиаторов в 1,5 — 2 раза выше, чем qном конвекторов.
Располагая qном, определимрасчетную плотность теплового потока прибора qпр, Вт/м 2 , для условий работы, отличных от стандартных:
где qном — номинальная плотность теплового потока прибора при стандартных условиях, Вт/м 2 (табл. 6.1); Δtср — температурный напор, Δtср = [0,5 (tвх – tвых) – tв], °C; Gпр — действительный расход воды прибора, кг/с, Gпр = Qт/[с (tвх – tвых)]; n, p —экспериментальные значения, (табл. 6.1); спр — коэффициент схемы присоединения отопительного прибора и изменения показателя степени p в различных диапазонах расхода теплоносителя (табл. 6.1).
(6.3)
где Δtн — температурный напор, равный разности температуры насыщенного пара и температуры воздуха помещения (tп – tв), °С.
Определим тепловой поток прибора Qnp, Вт:
Расчетная площадь Fp, м 2 , отопительного прибора независимо от вида теплоносителя
С учетом дополнительных факторов, влияющих на теплоотдачу
где Qnp — теплоотдача отопительного прибора в отапливаемое помещение
где Qпотр — теплопотребность помещения (теплопотери минус теплопоступления), Вт; Qтр — суммарная теплоотдача открыто проложенных в пределах помещения стояков, подводок, к которым непосредственно присоединен прибор (0,9 учитывает долю теплового потока от теплопроводов, полезную для поддержания температуры воздуха в помещении).
С учетом выражения (6.7) формула (6.6) приобретает вид
где Qпот, Qтр — см. (6.7); qnp — см. (6.2) и (6.3); β1 — коэффициент учета дополнительного теплового потока отопительных приборов за счет округления сверх расчетной величины (табл. 6.2); β2 — коэффициент учета дополнительных потерь теплоты отопительными приборами у наружных ограждений (табл. 6.3).
Таблица 6.2. Значения коэффициента β1
| Номенклатурный ряд 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 | 1,13 |
Примечание. Для отопительных приборов с номинальным тепловым потоком более 2,3 кВт принимают вместо β1 коэффициент β1 1 =0,5(l+ β1).
Таблица 6.3. Значения коэффициента β2
| Отопительный прибор | Значение β2 при установке прибора | |
| у наружной стены, в том числе под световым проемом | у остекления светового проема | |
| Радиатор чугунный секционный | 1,02 | 1,07 |
| Радиатор стальной панельный | 1,04 | 1,10 |
| Конвектор с кожухом | 1,02 | 1,05 |
| Конвектор без кожуха | 1,03 | 1,07 |
Суммарная теплоотдача теплопроводов Qтр, Вт
где kтр, dн и l —коэффициент теплопередачи, Вт/(м 2 ·К), наружный диаметр, м, длина, м, отдельных теплопроводов; tт и tв — температура теплоносителя и воздуха в помещении, о С.
На практике Qтр определяют по упрощенной формуле
где qв и qг — теплоотдачи (справочные) 1 м вертикально и горизонтально проложенных труб, Вт/м, исходя из их диаметра и разности температур (tт — tв), lв и lг — длина вертикальных и горизонтальных труб в пределах помещения, м.
Расчетное число секций чугунных радиаторов
где f1 — площадь поверхности нагрева одной секции,м 2 , (табл. 6.1); β4 — коэффициент, учитывающий способ установки радиатора в помещении (рис. 6.13), при открытой установкеβ4 = 1,0; β3 — коэффициент, учитывающий число секций в одном радиаторе.
β3 для радиаторов МС-140: число секций от 3 до 15 — 1, от 16 до 20 — 0,98, от 21 до 25 — 0,96, а для остальных чугунных радиаторов
Рис. 6.13. Способы установки отопительных приборов
Nр округляют до Nуст – числа секций принимаемых к установке. При этом допускают уменьшение теплового потока Qnp не более чем на 5 % (но не более чем на 60 Вт).
Для остальных отопительных приборов β3 = 1. Если устанавливают панельный радиатор типа РСВ1 и РСГ2 или конвектор с кожухом площадью f1, м 2 , тоих число в помещении составит
Число конвекторов без кожуха или ребристых труб по вертикали и в ряду по горизонтали определяют по формуле
где n — число ярусов и рядов элементов прибора; f1 — площадь одного элемента конвектора или одной ребристой трубы, м 2 .
Результаты вписывают в бланк (табл. 6.4).
Таблица 6.4. Расчет отопительных приборов.
| № помещения | Тепловая мощность Qпотр, Вт | Температура воздуха в помещении tв, °С | Температура теплоносителя на входе tвх, °С | Температура теплоносителя на выходе tвых, о C | Температурный напор tср, о C | Расход теплоносителя G, кг/ч | Расчетная плотность теплового потока прибора qпр, Вт/м 2 |
| Поправочные коэффициенты | Теплоотдача теплопроводов Qтp, Вт | Qтp, (8.7),Вт | Расчетная площадь прибора Fр, м 2 | Поправочные коэффициенты | Расчетное число секций, Np | Установочное число секций Nуст |
| β1 | β2 | β3 | β 4 |
Теплоотдачу приборов изменяют количество воды, проходящей через прибор и ее температурой. Центральное регулирование температуры воды осуществляют в котельной (ТЭЦ). Местное регулирование — изменением количества воды, поступающей в прибор. В двухтрубных системах применяют краны двойной регулировки (рис. 5.12, г). В однотрубных системах — на подводках к приборам трехходовые краны (КРТП и КРПШ рис. 5.12, е).
Регулировочными кранами выполняют: монтажное (при наладке и пуске системы) и эксплуатационное регулирование (при эксплуатации). Регулировочные краны не устанавливают у приборов, размещаемых в лестничных клетках и в местах, где вода может замерзнуть. Не допускается установка запорно-регулировочной арматуры на «сцепках» приборов.
Применяют и автоматические регулирующие устройства.
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»?
Таблица 6.1. Основные технические данные некоторых отопительных приборов
| Наименование прибора, его тип, марка | Площадь поверхности нагрева секции t1, м 2 | Номинальная плотность теплового потока qном, Вт/м 2 | Схема присоединения прибора | Расход теплоносителя через прибор Gпр, кг/с | Показатели степени и коэффициент в формуле (8.2) | ||
| n | p | спр | |||||
| Радиаторы чугунные секционные: МС-140-108 МС-140-98 МС-90-108 М-90 | 0,244 0,240 0,187 0,2 | Сверху вниз | 0,005-0,014 | 0,3 | 0,02 | 1,039 | |
| 0,015-0,149 | 0,3 | ||||||
| 0,15-0,25 | 0,3 | 0,01 | 0,996 | ||||
| Радиаторы стальные панельные типа РСВ1 однорядные: РСВ1-1 РСВ1-2 РСВ1-3 РСВ 1-4 РСВ1-5 | 0,71 0,95 1,19 1,44 1,68 | 710 712 714 712 714 | Снизу вниз | 0,005-0,017 | 0,25 | 0,12 | 1,113 |
| 0,018-0,25 | 0,25 | 0,04 | 0,97 | ||||
| То же, двухрядные: 2РСВ1-1 2РСВ1-2 2РСВ1-3 2РСВ1-4 2РСВ1-5 | 1,42 1,9 2,38 2,88 3,36 | Снизу вниз | 0,005-0,032 | 0,15 | 0,08 | 1,092 | |
| 0,033-0,25 | 0,15 | ||||||
| Радиаторы стальные панельные типа РСГ2 однорядные: РСГ2-1-2 РСГ2-1-3 РСГ2-1-4 РСГ2-1-5 РСГ2-1-6 РСГ2-1-7 РСГ2-1-8 РСГ2-1-9 | 0,54 0,74 0,95 1,19 1,44 1,68 1,93 2,17 | Сверху вниз | 0,006-0,08 | 0,3 | 0,025 | ||
| 0,09-0,25 | 0,3 | ||||||
| Снизу вниз | 0,006-0,08 | 0,25 | 0,08 | ||||
| 0,09-0,25 | 0,25 | ||||||
| То же, двухрядные: РСГ2-2-4 РСГ2-2-5 РСГ2-2-6 РСГ2-2-7 РСГ2-2-8 РСГ2-2-9 | 1,08 1,48 1,90 2,38 3,36 4,31 | Сверху вниз | 0,006-0,08 | 0,3 | 0,01 | ||
| 0,09-0,25 | 0,3 | ||||||
| Снизу вниз | 0,006-0,08 | 0,25 | 0,08 | ||||
| 0,09-0,25 | 0,25 | ||||||
| Трубы чугунные ребристые: ТР-1 ТР-1,5 ТР-2 | — | 0,01-0,25 | 0,25 | 0,07 | |||
| Конвекторы настенные с кожухом малой глубины типа «Универсал»: КН20-0,400 КН20-0,479 КН20-0,655 КН20-0,787 КН20-0,918 КН20-1,049 КН20-1.180 КН20-1,311 КН20-1,442 КН20-1,573 КН20-1,704 КН20-1,835 КН20-1,966 | 0,952 1,140 1,830 2,200 2,570 2,940 3,300 3,370 4,039 4,410 4,773 5,140 5,508 | Любая | 0,01-0,024 | 0,3 | 0,18 | ||
| 0,025-0,25 | 0,3 | 0,07 | |||||
| Конвекторы без кожуха типа «Аккорд» КА-0,336 КА-0,448 КА-0,560 КА.0,672 КА-0,784 КА-0,896 КА-1,008 КА-1,120 К2А-0,621 К2А-0,823 К2А-1,030 К2А-1,237 К2А-1,445 К2А-1,646 К2А-1,854 К2А-2,061 | 0,98 1,3 1,63 1,96 2,28 2,61 2,94 3,26 1,95 2,60 3.25 3,90 4,56 5,19 5,85 6.50 | Любая | 0,01-0,25 | 0,2 | 0,03 | ||
| Конвекторы островные напольные типа «Ритм»: К020-0,915 К020-1,370 К020-2,140 | 2,130 3,195 4,970 | — | 0,01-0,024 | 0,35 | 0,18 | ||
| 0,025-0,25 | 0,35 | 0,07 | |||||
| Конвекторы островные напольные высокие типа «КВ» КВ20-5,665-600 КВ20-6,80-900 КВ20-7,37-1200 | 12,78 12,78 12,78 | 443 532 577 | — | 0,01-0,25 | 0,25 | 0,1 |
Примечание. Отопительные приборы могут быть присоединены по любой из указанных схем: «сверху вниз», «снизу вверх», «снизу вниз».
Расчет необходимой поверхности нагрева отопительных приборов
Расчетную тепловую мощность, Вт, отопительного прибора определяют по формуле
где Qобщ общие теплопотери помещения, Вт; 0,95 — коэффициент, учитывающий теплоту, отдаваемую отопительными стояками и подводящими трубами.
Тепловая мощность отопительных приборов существенно зависит от ряда факторов: температуры воздуха в помещении температур воды на входе в прибор и выходе из прибора; схемы питания отопительного прибора водой; затруднений теплопередачи от прибора, вызванных различными строительными конструкциями, и т.д.
В паспорте каждого отопительного прибора заводского изготовления указывается номинальная плотность теплового потока Вт/м т. е. количество теплоты, отдаваемое в единицу времени одним квадратным метром поверхности прибора.
Этот показатель получают экспериментальным путем при стандартных условиях: температура воды на входе в прибор tвх = 105°С, а на выходе из него tвых = 70°С; температура воздуха в помещении tв = 18°С; расход теплоносителя (воды) в приборе 360 кг/ч; схема питания отопительного прибора — сверху вниз; прибор установлен без ограждений и конструктивных строительных помех.
Расчетная плотность теплового потока в реальных условиях отличается от номинальной плотности, и определить ее можно, используя экспериментальную формулу
где D tср — температурный напор, °С, при реальных условиях, отличных от стандартных; 70 — температурный напор, °С, при стандартных условиях, указанных выше [(tвх+tвых)/2 — tвн = (105 + 70)/2 — 18 = 70°С]; Gпр — фактический расход воды в приборе, кг/ч; 360 — стандартный расход воды в приборе, кг/ч; n и р — экспериментальные показатели.
Расчетную площадь поверхности нагрева отопительного прибора, м независимо от вида теплоносителя можно определить по формуле
где b1— коэффициент, учитывающий понижение температуры воды в трубопроводах; b2— коэффициент, учитывающий дополнительные потери теплоты участком стены, на котором размещен отопительный прибор.
По каталогу типовых отопительных приборов принимают площадь поверхности нагрева (типоразмер прибора), равную или ближайшую большую к полученной расчетом.
Для определения числа секций чугунных радиаторов в отопительном приборе можно использовать формулу
где β4— коэффициент, учитывающий способ установки радиатора в помещении (рис. 9); f— площадь, м 2 , поверхности нагрева одной секции радиатора, принятого к установке в конкретном помещении; β3 — коэффициент, учитывающий ухудшающиеся условия передачи радиатором теплоты в зависимости от числа секций в нем.
Значения коэффициента β3 можно подсчитатъ по формуле
При определении числа секций в отопительном приборе вычисленное по формуле значение округляют до целого числа, учитывая, что требуемый по расчету тепловой поток от прибора при этом не должен уменьшаться более чем на 60 Вт или 5 %.
При расчете поверхности нагрева отопительных приборов, присоединенных к однотрубным стоякам с замыкающими участками и кранами двойной регулировки на подводках (т. е. в местах подвода воды к приборам), температуру воды на выходе из прибора следует вычислять по формуле
где tвх— температура воды на входе в отопительный прибор, °С;Qпр— расчетная тепловая мощность прибора, Вт; с — удельная массовая теплоемкость воды, кДж/(кг °С); Gст — количество (расход) воды, проходящей через стояк, кг/ч; a — коэффициент затекания воды, учитывающий долю воды, затекающей в прибор, от всей воды, протекающей по стояку.
Количество проходящей через стояк воды можно определить по формуле
где Qпр — общая тепловая мощность всех отопительных при боров, присоединенных к стояку, Вт; tг и tо — температуры по даваемой (горячей) и обратной воды в системе отопления.
В проточных стояках вся вода попадает в отопительный прибор, поэтому коэффициент затекания a принимают равным 1,0.
Рис. 9. Варианты установки отопительных приборов:
а — открытая (β4 = 1,0); б— открытая с подоконником (при А = 40 мм β4 = 1,05; при А = 100 мм β4 = 1,02); в — с полным укрытием (при А = 260 мм β4 = 1,12; при А = 150 мм β4 = 1,25); г — с щитком (β4 = 0,9); 1 — подоконник; 2 — укрытие; З — решетка; 4 — щит.
Коэффициент a зависит от соотношения диаметров стояка, замыкающего участка, подводок и скорости воды в стояке. Для отопительных приборов, присоединенных к однотрубным стоякам с помощью стандартных радиаторных узлов, a изменяется от 0,37 до 0,6 в зависимости от условных диаметров подводок и скорости, м/с, воды в стояке.
Для каждого отопительного прибора необходимо вычислить температуру воды на выходе из прибора рассчитать температурный перепад , после чего следует определить плотности тепловых потоков всех приборов, присоединенных к отопительному сто яку. дальнейший расчет ведут по приведенным выше формулам.
