2536

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Пензенский государственный университет архитектуры и строительства»

(ПГУАС)

А.И. Еремкин, С.В. Баканова

ОТОПЛЕНИЕ

СОВРЕМЕННЫЕ ОТОПИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ ДЛЯ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ

Рекомендовано Редсоветом университета в качестве учебного пособия для студентов,

обучающихся по направлению 08.03.01 «Строительство»

Пенза 2016

1

Еремкин А.И.

Е70 Отопление. Современные отопительные приборы для зданий и сооружений: учеб. пособие / А.И. Еремкин, С.В. Баканова. – Пенза:

ПГУАС, 2016. – 224 с.

Рассматриваются современные отопительные приборы, выпускаемые в России и за рубежом, их виды и классификация, размещение и схемы присоединения, а также требования, предъявляемые к отопительным приборам.

Приводятся данные о коэффициенте теплопередачи и плотности теплового потока отопительных приборов. Освещаются вопросы регулирования теплоотдачи отопительных приборов. Представлены методики расчета различных отопительных приборов. Приведены примеры расчета отопительных приборов. Изложены основные сведения о функционировании газового, солнечного, электрического и воздушного отопления. Рассмотрены примеры расчета систем отопления.

Учебное пособие подготовлено на кафедре «Теплогазоснабжение и вентиляция» и предназначено для использования студентами, обучающимися по направлению

08.03.01«Строительство», при изучении дисциплины «Отопление».

Пензенский государственный университет архитектуры и строительства, 2016

Еремкин А.И., Баканова С.В., 2016

2

владение методами проведения инженерных изысканий в соответствии с техническим заданием с использованием универсальных и специализированных программно-вычислительных комплексов и систем автоматизированного проектирования;

способность проводить предварительное технико-экономическое обоснование проектных решений, разрабатывать проектную и рабочую техническую документацию, оформлять законченные проектно-конструк- торские работы, контролировать соответствие разрабатываемых проектов

итехнической документации заданию, стандартам, техническим условиям

идругим нормативным документам.

Авторы выражают глубокую благодарность рецензенту пособия д.т.н., профессору кафедры «Теплогазоснабжение и вентиляция» Пензенского ГУАС Аверкину А.Г. за ценные замечания и пожелания, сделанные при подготовке к изданию учебного пособия.

4

1. ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К ОТОПИТЕЛЬНЫМ ПРИБОРАМ

Для сравнительной оценки при разработке, применении, эксплуатации и исследовании отопительных приборов к ним предъявляются следующие требования:

Теплотехнические. Согласно этим требованиям, лучшим считается отопительный прибор, у которого передача теплоты Qпр, Вт, от теплоносителя в помещении через одинаковую поверхность нагрева Апр, м2, при

равных условиях (tг, С; tо, С; Gпр, кг/с; t, С; tв, С) является максимальной.

Отопительные приборы должны иметь коэффициент теплопередачи kпр, Вт/(м2 С) не менее 8÷10 Вт/(м2 С). Современными в теплотехническом отношениисчитаютсяотопительныеприборы, имеющиеkпр = 4,7÷14 Вт/(м2 С).

Санитарно-гигиенические. Эти требования предопределяют создание отопительных приборов, обладающих следующими показателями: относительно пониженной температурой на внешней поверхности (при одинаковой температуре теплоносителя – tг, С) во избежание разложения органической пыли; гладкой поверхностью для уменьшении отложения пыли и облегчения ее очистки; удобством и доступностью для очистки пространств внутри прибора; ограниченной горизонтальной поверхностью для уменьшения отложения пыли.

Экономические. Эти требования характеризуются следующими показателями: минимальной стоимостью отопительного прибора (должно быть дешевле чугунных радиаторов); минимальным расходом металла (должно быть не более 60÷80 % от затрат металла на систему отопления и 20 % всего металла, расходуемого на строительство здания).

Расход металла на изготовление отопительного прибора оценивается показателем теплового напряжения металла прибора М, Вт/(м2 С), и определяется по уравнению

где Qпр – величина теплового потока от теплоносителя в помещение, Вт; Gпр – масса металла прибора, кг;

t – разностьтемпературытеплоносителяиокружающеговоздуха, С. Очевидно, что чем больше показатель М при одинаковой величине теплового потока прибора Qпр, тем более экономичен будет прибор. Увеличение этого показателя связано с уменьшением массы металла. Значение показателя М для современных приборов колеблется в пределах

0,16 до 1,6 Вт/(м2 С).

5

Архитектурно-строительные. Эти требования направлены на сокращение площади, занимаемой отопительным прибором, и обеспечение эстетически благоприятного внешнего вида и соответствия приборов интерьеру помещения. В ряде случаев эти требования противоречат санитарногигиеническим показателям.

Производственно-монтажные. Эти требования направлены на повышение производительности труда при изготовлении и монтаже отопительных приборов на основе механизации и автоматизации производства.

Отопительные приборы должны быть механически прочными, удобными для транспортирования, их стенки – термоустойчивыми, паро- и водонепроницаемыми.

Эксплуатационные. Эти требования характеризуют возможность регулирования теплоотдачи отопительных приборов в зависимости от тепловой инерции материала прибора, механическую прочность стенок при предельно допустимых давлениях и температурах теплоносителя.

Отопительные приборы не могут одновременно удовлетворять всем требованиям, и этим объясняется разнообразие типов приборов. При этом каждый вид отопительных приборов отвечает лишь некоторым требованиям, уступая при этом другим.

6

2. ВИДЫ И КЛАССИФИКАЦИЯ ОТОПИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ

Все виды отопительных приборов определяются их конструкцией и способом передачи теплоты от внешней поверхности приборов в помещение.

Существуют, при значительном многообразии, следующие основные виды отопительных приборов: радиаторы секционные; радиаторы панельные; панели; конвекторы; ребристые трубы; гладкотрубные регистры; калориферы. Указанные виды отопительных приборов по способу теплоотдачи делятся на три группы: радиационные (не менее 50 % теплоотдачи излучения); конвективные (не менее 75 % теплоотдачи конвекцией); конвект- ивно-радиационные(передающиеконвекциейот50 до75 % теплоотдачи).

По внешней поверхности отопительные приборы могут быть с: гладкой поверхностью (радиаторы, панели, гладкотрубные регистры); оребренной поверхностью (конвекторы, ребристые трубы, калориферы).

По материалу отопительные приборы подразделяются на: металлические (серый чугун, листовая сталь, стальные трубы, цветные металлы – медь и алюминий); неметаллические (бетонный массив, керамика, фарфор); комбинированные (бетонный или керамический массив с заделанными внутри трубами из металла или других материалов).

По высоте отопительные приборы делятся на: высокие (более 650 мм); средние (от 400 до 650 мм); низкие (от 200 до 400 мм). Приборы высотой 200 мм и ниже называют плинтусными.

По глубине отопительные приборы подразделяются на приборы малой (до 120 мм); большой (более 200 мм); средней (от 120 до 200 мм) глубины.

По тепловой инерции отопительные приборы бывают: малой (небольшая масса материала и вмещаемой воды) и большой (массивные приборы и много вмещаемой воды) инерции.

Приборы с большой инерцией (радиаторы) изменяют теплоотдачу медленно, а с малой инерцией (конвекторы) – быстро, что благоприятно для регулирования теплоотдачи системы отопления.

7

3. КОНСТРУКЦИИ ОТОПИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ

Наиболее распространенными отопительными приборами в жилых, общественных и производственных зданиях являются радиаторы разных конструкций, изготавливаемые из чугуна, алюминия, стали и других материалов.

Радиаторы чугунные секционные. Радиатором принято называть прибор конвективно-радиационного типа, состоящий из отдельных одно-, двухили трехканальных секций 1, собираемых в блок с помощью ниппелей 2 с прокладками из термостойкой резины или паронита 3 (рис. 3.1). Секции и пробки изготавливаются из серого чугуна, а ниппели, имеющие правую и левую резьбу, – из ковкого чугуна.

Рис. 3.1. Двухколончатая секция чугунного радиатора:

hп – полная высота; hм – монтажная высота; l – глубина; b – длина секции; 1 – секция; 2 – ниппель; 3 – прокладка; 4 – колонки прибора; 5 – оребрение; 6 – отверстие для пробки и соединительных ниппелей

Радиаторы собираются пакетами из 4, 5, 7, 12 секций. В случае для расчетной площади осуществляется дополнительная комплектация секций.

Отечественная промышленность выпускает чугунные радиаторы (табл.3.1)

типа М-140-А0 (l = 140 мм) с оребрением (Ао); МС-90-108 (l = 90 мм, b = 108 мм); МС-140-108 (l = 140 мм, b = 108 мм); М-90 (l = 90 мм); БЗ-140-300; 2К-60; 2К-60П-300 (500); Ч-2-75-300 (500); ЧМ-75-500; ЧМ2-100-500 (300) (hм = 500 (300) мм) и др.

8

Таблица 3.1 Технические характеристики отопительных секционных радиаторов

Радиаторы 2К-60П с плоской поверхностью передней стенки секции внешне похожи на радиаторы «РИДЕМ» (Турция). ОАО «Чебоксарский агрономный завод» производит чугунные секционные радиаторы Ч-2-75-300;

Ч-2-75-500; ЧМ-75-500 (l = 75 мм, b = 124 мм, hм = 500 (300) мм). Вы-

пускаются чугунные радиаторы-конвекторы типа РК-1; РК-2; РК-4 – однорядные, двухрядные и четырехрядные (табл.3.2). Зарубежные фирмы выпускают аналогичные чугунные радиаторы с улучшенным дизайном типа Floreal (Германия), Retro (Германия) и др.

Таблица 3.2 Технические характеристики чугунных радиаторов-конвекторов

Общий вид различных видов конструкций радиаторов показан на нижеприведенных рисунках.

9