Методическое пособие 530

90

Рис. 10.10. Лабораторная установка для определения температуры удлинения трубопроводов

10.4. Порядок выполнения работы

Перед началом работы произвести настройку распределительного коллектора: отключить систему теплого пола, а также теплоснабжение трех различных радиаторов, используемых в предыдущих работах. Первоначально необходимо замерить длины участков трубопроводов и внести их в табл. 10.2. Далее проверяют правильность установки подвижных и неподвижных опор. Затем следует включить котел и прогреть систему отопления в течение 25 минут. Измерить участки трубопроводов и внести их в табл. 10.2. Произвести расчет удлинения по вышеуказанным формулам и сопоставить его с фактическим. Для 3 различных случаев определить компенсационное плечо.

Схематически изобразить участки трубопроводов, используя данные табл. 10.2 и 10.3. По итогам работы написать вывод.

91

Вопросы для самопроверки

1.Как определить тепловое линейное удлинение трубопроводов?

2.Способ компенсации удлинения стальных труб?

3.Температурное удлинение трубы - это?

92

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 11 ИССЛЕДОВАНИЕ И УСТРОЙСТВО СИСТЕМ НАПОЛЬНОГО ОТОПЛЕНИЯ

11.1. Цель работы

Ознакомиться с особенностями проектирования и монтажа напольного отопления, определить теплоотдачу от напольного отопления при различных вариантах его исполнения.

11.2. Основные теоретические сведения

Для устройства напольного отопления трубопроводы для подачи теплоносителя (горячей воды) размещают в толще конструкции пола, т. е. трубопроводы заливают цементнопесчаным раствором. После схватывания раствора образуется отопительный прибор, греющим элементом которого является монолитный пол – бетонная плита. Отопление такого типа успешно применяется в жилищном строительстве, а также является оптимальным решением для поддержания соответствующего теплового комфорта на объектах культового, общественного и промышленного назначения.

Напольное отопление – это система обогрева, в которой преобладающее количество теплоты передается путем излучения. Тепловой поток от теплоносителя проходит через стенку трубы, слой бетона, покрытие пола и передается в окружающую среду. Наибольшее количество теплоты передается излучением. Важнейшим фактором теплового комфорта при напольном отоплении является уменьшение конвективного перемещения воздуха (по сравнению с конвективным отоплением); конвективные потоки нагретого воздуха могут переносить вредные вещества.

Благодаря возможности понижения температуры воздуха в помещении на 1÷2 °С по сравнению с конвективным отоплением без ухудшения теплового комфорта, можно сэкономить около 5-10 % тепловой энергии. Дополнительное

93

преимущество напольного отопления – это низкая температура теплоносителя на входе в систему, что дает возможность применять нетрадиционные источники тепла: солнечные коллекторы, тепловые насосы и конденсационные котлы.

Для подержания теплового комфорта температура поверхности пола не должна превышать:

-29 °С в зонах длительного пребывания людей (жилые помещения);

-35 °С в граничных зонах (полоса шириной 0,5 м вдоль наружных стен с повышенной теплоотдачей применяется в случае необходимости компенсировать теплопотери помещения);

-33 °С в зонах временного пребывания людей (ванные комнаты).

Вышесказанное устанавливает верхний предел теплоотдачи поверхности пола:

-около 100 Вт/м2 для жилых помещений с температурой 20 °С;

-около 170 Вт/м2 для граничных зон в жилых помещениях с температурой 20 °С;

-около 90 Вт/м2 для ванных комнат с температурой

25 °С.

Напольное отопление является низкотемпературной системой отопления. Максимальная температура подачи теплоносителя составляет 55 °С, а перепад температуры в подающем и обратном трубопроводе не превышает 10 °С.

Для приготовления теплоносителя с заданными параметрами используют центральные и местные смесительные системы.

Центральные смесительные системы применяются в случае, если напольное отопление планируется на разных этажах здания. Напольное отопление в этом случае имеет свои трубопроводы для подачи теплоносителя (стояки, подводки). Смесительный узел может быть с автоматическим

94

управлением (в зависимости от наружной температуры) или полуавтоматическим (температура задается потребителем).

Местные смесительные системы применяются в случае, если напольное отопление планируется на одном этаже здания. Как правило, регулирующие устройства размещаются в монтажных шкафчиках с распределителями воды; подача теплоносителя к распределителям осуществляется непосредственно из существующей системы отопления.

Конструктивное выполнение напольного отопительного прибора (рис. 11.1) состоит в том, что стяжка представляет собой "плавающую плиту", которая имеет возможность для свободного термического удлинения по всем направлениям. От межэтажного перекрытия плита отделяется слоем тепловой изоляции и гидроизоляции, от стен здания и конструкционных элементов типа колонна – краевой лентой (для изоляции от влаги). Трубы заливаются непосредственно бетоном (цементно-песчаным раствором).

Монтаж напольного отопления начинается с укладки краевой ленты 9 (рис. 11.1) вдоль наружных и внутренних стен 1 помещения. Краевая лента должна быть расположена таким образом, чтобы после выполнения бетонной стяжки 6 и укладки покрытия на пол 5 она выступала над его поверхностью. Излишек краевой ленты обрезается после окончания строительных работ. Затем на подготовленное основание 11 укладывается утеплитель, например пенополистирольные плиты 10. В зависимости от требуемой толщины изоляции пенополистирольные плиты могут быть уложены в один или несколько слоев.

Прокладка труб 8 должна выполняться двумя работниками, один разматывает трубу из бухты, другой крепит ее к пенополистиролу. Трубы должны быть проложены с шагом (расстояние между осями труб) согласно проектной документации. При устройстве напольного отопления шаг определяется расчетом и рекомендуется принимать в пределах 100-300 мм (100, 150, 200, 250, 300).

95

Трубы крепятся с помощью шпилек 7, вбиваемых в пенополистирол.

Рис. 11.1. Напольный отопительный прибор на перекрытии над внутренним помещением:

1 – стена; 2 – слой штукатурки; 3 – плинтус; 4 – разделительный шов; 5 – напольное покрытие;

6 – бетонная плита (стяжка); 7 – шпилька для крепления труб; 8 – труба; 9 – краевая лента; 10 – пенополистирольная плита; 11 – межэтажное перекрытие

Способ укладки труб зависит от назначения и формы помещения, расположения наружных стен, окон, конструкции пола, а также выбранной техники крепления труб.

Используются два основных способа укладки: в виде спирали(в формеулитки)(рис. 11.2) ив видемеандра(рис. 11.3).

Укладка в виде спирали (улитки) обеспечивает наиболее равномерное распределение температуры по греющей поверхности, потому что подающие и обратные

96

трубопроводы располагаются попеременно, рядом друг с другом. При укладке в форме меандра в начале контура температура теплоносителя самая высокая, а далее температура вследствие охлаждения падает все ниже, также линейно понижается температура греющей поверхности. Таким образом, меандрический контур должен начинаться от ограждений с самыми большими потерями тепла (наружных стен, окон, террас).

Укладка меандром ввиду неравномерности распределения температур рекомендуется для малых помещений (до 4 м2), а также для укладки в краевых (граничных) зонах.

После укладки труб необходимо провести испытания на герметичность греющих контуров в соответствии с требованиями, обязательными для панельно-лучистого отопления. После испытаний следует оставить трубы под давлением (минимум 0,3 МПа). Разложенные трубы залить бетоном толщиной не менее 45 мм.

Для практических расчетов плотность теплового потока q, передаваемого напольным отопительным прибором, определяется по эмпирической формуле

97

где tн - средняя логарифмическая разность температур, °С;

Kн - константа (табл. 11.1), которая состоит из приведенных ниже коэффициентов, учитывающих конструкцию панельного отопительного прибора:

комплексный коэффициент, зависящий от типа напольного отопления и конструкции греющей трубы;

коэффициент, зависящий от типа финишного слоя пола (напольного покрытия);

коэффициент, зависящий от шага труб;

коэффициент, зависящий от толщины слоя стяжки над трубами;

коэффициент, зависящий от наружного диаметра трубы.

Средняя логарифмическая разность температур tн

рассчитывается по формуле

где tп - температура подающего теплоносителя, °С; tо - температура обратного теплоносителя, °С; tв - температура воздуха в помещении, °С.

Общие теплопоступления от системы напольного отопления, Вт, можно найти по формуле

где Aп - площадь плиты, м2.

98

11.3. Описание лабораторной установки

Исследование систем напольного отопления проводится непосредственно в помещении учебной лаборатории.

Установка для исследования и устройства систем напольного отопления (рис. 12.4) состоит из генератора тепла 1, закрытого расширительного бака 2, подающего трубопровода 3, подающего коллектора системы радиаторного отопления 4, регулирующего клапана 5, смесительного насоса 6, подающего коллектора для системы напольного отопления 7, напольных отопительных приборов

8, 9, 10 (Tacker, Profil, Rail), обратного коллектора для системы напольного отопления 11, обратного коллектора системы радиаторного отопления 12, обратного трубопровода 13, шаровых кранов 14, термоманометров 15.

Принцип работы установки следующий. Горячая вода из генератора тепла 1 по подающему трубопроводу 3 поступает в подающий коллектор для системы напольного отопления 7, проходя через напольные отопительные приборы 8, 9, 10 (Tacker, Profil, Rail), горячая вода отдает часть теплоты воздуху помещения. Вода возвращается обратно в генератор тепла 1, проходя через обратный коллектор системы напольного отопления 11 по обратному трубопроводу 13.

Температуру и давление воды, поступающей в системы напольного отопления и вытекающей из нее, измеряют термоманометрами 15.

Для проведения лабораторной работы требуются приборы: термоманометр, штангенциркуль, термометр, измерительная рулетка.

Испытания проводят только при установившемся режиме: колебание температур подающего и обратного трубопровода в пределах 0,1 °С, расход воды в пределах 1 % массы в течение опыта продолжительностью 1 ч.

99