28. Выбор и расчет нагревательных приборов
Тип нагревательного прибора должен выбираться в соответствии с характером и назначением данного здании, сооружения и помещения.
При повышенных санитарно-гигиенических требованиях – это приборы с гладкой поверхностью, лучше всего панельные, совмещенные со строительными конструкциями;
при нормальных санитарно-гигиенических требованиях - можно применить приборы с гладкой и с ребристой поверхностью, причем следует выбирать не более одного -двух видов приборов для всего здания;
при пониженных санитарно-гигиенических требованиях в помещениях, предназначенных для кратковременного пребывания людей - приборы любого вида, предпочтение следует отдавать приборам с высокими технико-экономическими показателями. Рекомендации по выбору нагревательных' приборов и предельная температура на их поверхности приведены в СНиП Н-33-75..
Тепло с поверхности нагревательного прибора передается в окружающую среду с помощью конвекции и излучения.
По преобладающему виду теплопередачи нагревательные приборы можно разделить: 1. Приборы, с конвективной составляющей более 75% от суммарного теплового потока (стальные и ребристые чугунные трубы, конвекторы с кожухом и без кожуха).
2. Приборы, с конвективной составляющей от 50 до 75% и от 25 до 50% излучением. (Регистры из гладких труб, чугунные секционные панельные регистры, гладкотрубные радиаторы, нагревательные сегменты системы «теплый пол»).
3. Приборы, с конвективной составляющей менее 50% суммарного теплового потока (настенные и потолочные отопительные панели).
По материалу нагревательных приборов:
1. Металлические (стальные, чугунные, алюминиевые, биметаллические — состоящие из двух видов металла).
2. Неметаллические (керамика, полимерные материалы, композиционные смеси).
3. Комбинированные (пластик-бетон, металл-бетон,металл-керамика).
По величине тепловой инерции нагревательные приборы подразделяют на приборы малой тепловой инерции, имеющие малый вес и водоёмкость на единицу площади, изготовленные из материалов с высоким коэффициентом теплопроводности (конвекторы, металлические и биметаллические штампованные радиаторы) и большой тепловой инерции соответственно с большой массой материала и водоёмкостью на единицу площади и низким коэффициентом теплопроводности материала из которого изготовлены (чугунные радиаторы, чугунные ребристые трубы, отопительные панели «теплый пол» и т.д.).
Нагревательный прибор является элементом отопления здания, поэтому при выборе его вида, необходимо учесть ряд требований:
1. Теплотехнические требования. Нагревательный прибор должен иметь максимально высокий коэффициент теплопередачи.
2. Технико-экономические требования. Нагревательный прибор должен иметь наименьшую себестоимость изготовления, отнесённую к 1 кВт тепла отдаваемого помещению.
3. Санитарно-гигиенические требования. Температура поверхности отопительного прибора должна соответствовать требованиям санитарно-гигиенических норм. Необходимо также предусматривать свободный доступ для удаления пыли с корпуса прибора и ограждающих конструкций за ним.
4. Архитектурно-строительные требования. Форма, размеры и цвет нагревательного прибора должна соответствовать интерьеру помещения и наибольшей теплоотдаче, а сам он не должен занимать полезную площадь.
5. Монтажно-эксплутационные требования. Присоединение нагревательного прибора к системе отопления должно быть максимально простым и механизированным. 6. Нагревательный прибор должен реагировать на автоматику управления теплоотдачей при установке терморегулятора и автоматических регуляторов на стояках системы отопления.
Терморегуляторы, как элемент системы отопления изменяют количество теплоносителя, поступающего в нагревательный прибор, в зависимости от изменения температуры воздуха в помещении.
Т.е., нагревательные приборы малой инерционности быстрее нагреваются и остывают при изменении расхода температуры теплоносителя проходящего через них, что при эксплуатации систем отопления с терморегуляторами является более эффективным, чем использование приборов с большой инерционностью.
Однако, нагревательные приборы большой инерционности, как правило дешевле и более долговечны, что определяет их распространение. Кроме того, в настоящее время все большее распространение получают так называемые периодические системы отопления — основанные на аккумуляции тепла нагревательными приборами (например при использовании нагревательных элементов в ограждающих конструкциях).
Основные элементы системы отопления
-
Котел. Номинальная мощность котла — это тепловая энергия, отдаваемая им в теплосеть в единицу времени. Мощность котла определяется или мощностью электронагревателей — для электрокотлов, или мощностью газовой горелки — для газовых котлов.Но для всех котлов их мощность можно выразить черезпараметры системы отопления
:
где: G — расход воды через котел, л/ч; tг, tо — температура горячей и обратной воды, °С; 0,86 — коэффициент для воды (для антифриза — 0,984).
-
Нагревательные приборы .Тепловая мощность отопительных приборов дается фирмой-изготовителем при оговоренных параметрах теплоносителя (tгн, tон) и температуре окружающего воздуха (tвн). При любых других значениях тепловая мощность приборов отопления определяется формулой(1)
где tг, tо — фактическая температура воды на входе и выходе из прибора;
tгн, tон — номинальная температура воды на входе и выходе из прибора;
tв, tвн — температура воздуха и номинальная температура воздуха в отапливаемом помещении;
m — коэффициент экспоненты прибора;
, c —b, постоянные коэффициенты;
p — коэффициент, учитывающий схему подсоединения;
t — текущий температурный напор;
tн — номинальный температурный напор;
Qну — номинальный условный тепловой поток прибора. , и c приведены в работе [1].Значения Qну, m, p, b,
3. Помещение. Отапливаемое помещение при анализе системы будем характеризовать тепловыми потерями через окружающие строительные конструкции:
где tв — температура воздуха внутри помещения; tн — температура наружного воздуха; с — коэффициент, постоянный для данного помещения.
-
Окружающая среда.Окружающая среда участвует в системе отопления только одним параметром — температурой tн, входящей в формулу (4).
Проектирование и расчет системы отопления конкретного здания сводится, в конечном итоге, к выбору таких выше перечисленных параметров системы при которых каждый нагревательный прибор обеспечивает количество тепла, соответствующее его номинальной тепловой мощности, которая, в свою очередь, суммарно соответствует теплопотерям данного здания при расчетных параметрах внутреннего (tвн) и наружного (tнн) воздуха.