§ 4.3. Описание отопительных приборов
Радиатором принято называть конвективно-радиационный отопительный прибор, состо-ящий либо из отдельных колончатых элементов - секций с каналами круглой или эллип-сообразной формы (рис. 4.3), либо из плоских блоков с каналами колончатой или змееви-ковой формы (рис. 4.4).
80
Рис. 4.3. Двухколенчатая секция радитора: hп - полная высота; hм - монтажная высота; b - строительная глубина; l - длина
Рис. 4.4. Конструкция стандартного стального панельного радиатора и возможные схемы каналов для теплоносителя в их блоках: а - панельный радиатор марки 22; б - каналы ко-лончатой формы; в - каналы регистровой формы; г - каналы змеевиковой формы
Секции радиаторов изготавливаются из серого чугуна, стали или алюминия (толщина стенки 2...4 мм) и могут компоноваться в приборы различной площади путем соединения на резьбовых ниппелях с прокладками из термостойкой резины или паронита. Несколько секций в сборе называют секционным радиатором. Наиболее распространены двухколон-чатые (см. рис. 4.3) радиаторы средней высоты (монтажная высота hм=500 мм), хотя име-ются радиаторы одно- и многоколончатые, высокие (hм до 1000 мм) и низкие (h м=300...350 мм). Секции изготавливают различной строительной глубины (размер b на рис. 4.3). В России для чугунных радиаторов чаще всего этот размер - 90 и 140 мм (включен в марку радиатора, например, М-90 или М-140). Длина одной секции отечественного радиатора составляет 98 и 108 мм, что также указывается в обозначении марки (например, МС-90-
108 илиМС-140-108).
Чугунные секционные радиаторы отличаются значительной тепловой мощностью на еди-ницу длины прибора (компактностью) и стойкостью против коррозии (долговечностью). Чугунные радиаторы металлоемки (показатель М=0,29...0,36 Вт/(кг-°С)), производство их трудоемко, монтаж затруднителен из-за большого веса, очистка от пыли неудобна, внеш-ний вид непривлекателен.
Плоские блоки радиаторов свариваются из двух штампованных стальных листов (толщина листа 1,4... 1,5 мм), образуя приборы малой глубины и различной длины, называемые стальными панельными радиаторами. Профиль радиаторных блоков может быть с плос-кими вертикальными каналами колончатой формы (см. рис. 4.4, б), с горизонтальными параллельными каналами регистровой формы (см. рис. 4.4, в) или последовательно соеди-ненными каналами змеевиковой формы (см. рис. 4.4, г). Наружная поверхность такого ра-диатора может быть и абсолютно гладкой. Однако наличие определенного рельефа на по-
81
верхности прибора увеличивает его тепло-отдающую площадь. Панельный радиатор мо-жет состоять из одного, двух и трех параллельных блоков. Для увеличения конвективной составляющей теплоотдачи прибора между блоками может размещаться дополнительное оребрение. Количество плоских блоков и рядов оребрения в современной конструкции панельного радиатора, изготовленного по европейскому стандарту, указывается в его мар-ке. Например, прибор марки 22 (см. рис. 4.4, а) имеет два плоских блока (первая цифра) и два ряда оребрения (вторая цифра).
Стальные панельные радиаторы отличаются от чугунных меньшей массой (показатель М=0,55...0,80 Вт/(кг·°С)), увеличенной излучательной способностью (35...40 % вместо 30 % от общего теплового потока). Они соответствуют интерьеру отапливаемых помещений, легко очищаются от пыли. Их монтаж облегчен, производство механизировано.
Распространение стальных радиаторов связано с необходимостью применения коррозион-ностойкой холоднокатаной листовой стали. При изготовлении из обычной стали срок службы радиаторов сильно сокращается из-за интенсивной внутренней коррозии. Область их применения ограничена системами отопления со специально обработанной (деаэриро-ванной) водой. Их не разрешается также применять в помещениях с агрессивной воздуш-ной средой.
Плоские блоки радиаторов делают также из тяжелого бетона (бетонные отопительные па-нели), применяя нагревательные элементы змеевиковой (см. рис. 4.4, г) или регистровой (см. рис. 4.4, в) формы из металлических и неметаллических труб.
Бетонные панели располагают в наружных ограждающих конструкциях помещений (сов-мещенные панели) или приставляют к ним (приставные панели).
Бетонные панели, особенно совмещенного типа, отвечают строгим санитарно-гигиеническим, архитектурно-строительным требованиям, отличаются высоким тепловым напряжением металла. К недостаткам совмещенных панелей относятся трудность ремон-та, большая тепловая инерция, усложняющая регулирование теплоотдачи, увеличение теплопотерь через дополнительно прогреваемые наружные конструкции зданий. Поэтому в настоящее время они применяются ограниченно.
Гладкотрубным называют конвективно-радиационный отопительный прибор, состоящий из нескольких соединенных вместе стальных труб, образующих каналы для теплоносите-ля змеевиковой (рис. 4.5, а) или регистровой (рис. 4.5, б) формы. В регистре при парал-лельном соединении горизонтальных труб поток теплоносителя делится с уменьшением скорости его движения. В змеевике трубы соединены последовательно, и скорость движе-ния теплоносителя не изменяется по всей длине прибора.
Отопительные приборы сваривают из труб Dy32...100 мм, располагаемых для увеличения теплоотдачи излучением одна от другой на расстоянии, на 50 мм превышающем их наружный диаметр.
Гладкотрубные приборы характеризуются высокими значениями коэффициента теплопе-редачи, их легко очищать от ныли.
Вместе с тем эти стальные толстостенные приборы тяжелы и громоздки, занимают много места, их внешний вид не соответствует современным требованиям, предъявляемым к ин-терьеру помещений. Их применяют в тех случаях, когда не могут быть использованы ото-пительные приборы других видов (например, для обогревания производственных поме-
82
щений, особенно, при значительном выделении пыли, гаражей, световых фонарей). Кон-вектор состоит из двух элементов: трубчато-ребристого нагревателя и кожуха (рис. 4.6). Кожух декорирует нагреватель и способствует повышению теплопередачи благодаря уве-личению подвижности воздуха у поверхности нагревателя. Конвектор с кожухом (рис. 4.6, а) передает в помещение конвекцией 90...95 % общего теплового потока. Прибор, в кото-ром функции кожуха выполняет оребрение нагревателя, называют конвектором без ко-жуха (рис. 4.6, б). Нагреватель выполняют из стали, меди, алюминия и других металлов, кожух - из листовых материалов (как правило, стали). На рисунке показаны нагреватели со стальными трубами (обычно Dy20 мм).
Рис. 4.5. Формы соединения труб в гладкотрубных отопительных приборах: а - змеевико-вая форма; б - регистровая форма; 1 - нитки; 2 - колонка; 3 - калачи; 4 - заглушка
Рис. 4.6. Конструкция конвекторов: а - с кожухом; б - без кожуха; 1 - канал для теплоно-сителя; 2 - оребрение; 3 - кожух; 4 - решетка; 5 - воздушный клапан
Конвекторы обладают сравнительно низкими теплотехническими показателями, особенно при использовании в двухтрубных системах отопления. Тем не менее, производство кон-векторов во многих странах, в том числе и в России, расширяется (при сокращении вы-пуска чугунных отопительных приборов). Это объясняется простотой изготовления кон-векторов, возможностью механизировать и автоматизировать их производство, сокраще-нием трудовых затрат при монтаже. Малая металлоемкость способствует повышению
83
теплового напряжения металла конвекторов (показатель М=0,8...1,3 Вт/(кг°С)). Конвекто-ры - приборы малой тепловой инерции.
Теплопередача конвекторов с кожухом растет при увеличении высоты кожуха (например, на 20 % при увеличении его высоты от 250 до 600 мм). Теплопередача возрастает еще за-метнее при искусственно усиленной конвекции воздуха у поверхности нагревателя, если в кожухе установить вентилятор специальной конструкции (вентиляторный конвектор). По-добный конвектор может быть утоплен в специальный подпольный канал, расположенный вдоль наружных лучепрозрачных ограждений.
Нагреватели наиболее распространенных низких конвекторов с кожухом тина КН (кон-вектор навесной) состоят из двух (малая глубина) или четырех (средняя глубина) труб Dy20, на которые насажены прямоугольные ребра с шагом 6 мм. Эти конвекторы снабже-ны воздушным клапаном (см. рис. 4.6, а) для регулирования теплоотдачи. Они могут устанавливаться отдельно (с "концевым" нагревателем), а также соединяться последова-тельно (с "проходным" нагревателем) в горизонтальные цепочки приборов. Напольные низкие конвекторы с кожухом дополняются при установке цепочками межконвекторными вставками для декорирования горизонтальных труб, соединяющих смежные приборы. Наибольшей тепловой мощностью обладают конвекторы большой глубины высотой от 600 до 1200 мм, нагреватели которых состоят из нескольких последовательно соединен-ных элементов (строительная глубина конвекторов 400 мм).
Конвекторы без кожуха занимают мало места по глубине помещений (строительная глу-бина 60...70 мм), при размещении их у пола по всей длине окон и наружных стен способ-ствуют созданию теплового комфорта в помещениях. Однако вследствие малой теплоот-дачи на единицу длины часто приходится устанавливать приборы в два яруса или ряда для получения необходимой площади нагревательной поверхности. Это придает им непривле-кательный внешний вид. Конвекторы не применяются при повышенных санитарно-гигиенических требованиях к отапливаемым помещениям.
Низкий конвектор без кожуха (см. рис. 4.6, 6) имеет элементы оребрения из листовой ста-ли толщиной 0,8 мм П-образной формы (в плане) открытые к стене, из листового алюми-ния толщиной 1 мм или стальное замкнутое шестигранное оребрение. Такие конвекторы обычно компонуются на заводах в приборные узлы, состоящие из нескольких конвекторов (по длине и высоте), связывающих их труб и регулирующих кранов.
Ребристой трубой называют конвективный прибор, представляющий собой фланцевую чугунную трубу, наружная поверхность которой покрыта совместно отлитыми тонкими ребрами (рис. 4.7).
84
Рис. 4.7. Ребристая чугунная труба: 1 - канал для теплоносителя; 2 - ребра; 3 - соедини-тельный фланец
Площадь внешней поверхности ребристой трубы во много раз больше, чем площадь по-верхности гладкой трубы таких же диаметра и длины. Это придает отопительному прибо-ру компактность. Кроме того, пониженная температура поверхности ребер при использо-вании высокотемпературного теплоносителя, сравнительная простота изготовления и не-высокая стоимость способствуют применению этого малоэффективного в теплотехниче-ском отношении и многометалльного прибора (показатель теплового напряжения металла М составляет всего 0,25 Вт/(кг°С)). К недостаткам ребристых труб относятся также неэс-тетичный внешний вид, малая механическая прочность ребер и трудность очистки от пы-ли.
Устаревшие ребристые чугунные трубы заменяются сребренными стальными трубами (например, прибором с прилитыми алюминиевыми ребрами).
Круглые ребристые чугунные трубы имеют длину от 0,5 до 2,0 м. Устанавливают их гори-зонтально в несколько ярусов и соединяют по змеевиковой форме (см. рис. 4.5, а) на бол-тах с помощью чугунных калачей -фланцевых двойных отводов и контрфланцев.
Производимые до последнего времени в России некоторые виды отопительных приборов перечислены в табл. 4.2. Указаны предельно допустимое давление в рабочих условиях (рабочее давление) внутри приборов, средний коэффициент местного гидравлического сопротивления (КМС) приборов при диаметре подводок к ним Dy20, а также основная об-ласть их применения.
Калорифер - компактный прибор значительной площади (от 10 до 140 м2), образованной несколькими рядами сребренных труб. Трубы заключены в кожух с отверстиями для вхо-да и выхода нагреваемого воздуха. В отличие от других отопительных приборов калори-фер предназначен в первую очередь для теплопередачи при вынужденной конвекции воз-духа, создаваемой вентилятором. Коэффициент теплопередачи достигает при этом срав-нительно высоких значений (см. табл. 4.1). Кроме того, калорифер
85
Таблица 4.2. Техническая характеристика отопительных приборов
используют в условиях естественной конвекции (подобно высокому конвектору) для нагревания воздуха непосредственно в помещении. Подробно конструкции и расчет кало-риферов рассмотрены в учебнике "Вентиляция".
В перспективе можно ожидать появления отопительных приборов из новых материалов (например, из термостойкой пластмассы), а также новых видов отопительных приборов (например, радиаторов, основанных на термосифонном теплообмене в его внутреннем ва-куумированном пространстве).