книги / Отопление и вентиляция

няется в течение всего отопительного сезона. Изменение тепло­ отдачи нагр*соа!Слопшл приборов достигается выключением из дей­ ствия системы отопления и уменьшением количества пара, посту­ пающего в систему. При таком регулировании наблюдается зна­ чительное колебание температуры в помещениях и' перерасход топлива.

Перечисленные недостатки ограничивают область применения парового отопления. При устройстве водяного отопления указанные выше недостатки отсутствуют. Температура нагревательных прибо­ ров не превышает 95° С и при повышении наружной температуры можно снижать начальную температуру воды, направляемую в на­ гревательные приборы. Это позволяет поддерживать в помещениях равномерный температурный режим в течение всего отопительного сезона.

При воздушном отоплении количество тепла, поступающего в по­ мещения, тоже может изменяться за счет изменения температуры подаваемого в помещения воздуха. Однако поскольку сечения воздуховодов больше сечений трубопроводов для воды примерно в 160 раз, воздух на своем пути от места нагрева до отапливаемых помещений значительно охлаждается. В связи с этим радиус дейст­ вия системы воздушного отопления с механическим побуждением принимается не более 30 ж, а без механического — не более 8 м. При устройстве воздушного отопления получается значительный выигрыш за счет меньшего расхода металла и меньшей стоимости устройства в сравнении с расходом металла и стоимостью других систем отопления.

3'

Г л а в а III

НАГРЕВАТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ

Назначение систем отопления состоит в обеспечении теплом здания в холодный период года. Функцию непосредственного обо­ грева помещения выполняют нагревательные приборы, они являются основным элементом системы. В них происходит передача потреби­ телю тепла, аккумулированного теплоносителем в тепловом пункте системы. Устройство для обогрева помещения, как указывалось выше, должно наилучшим образом передавать тепло от теплоноси­ теля в помещение и обеспечить комфортность тепловой обстанов­ ки в помещении, не ухудшая его интерьера, при наименьших затратах средств, а также металла и других дефицитных мате­ риалов.

§ 10. ВИДЫ И КОНСТРУКЦИИ НАГРЕВАТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ

Виды и конструкции нагревательных приборов могут быть самы­ ми разнообразными. Приборы отливают из чугуна, выполняют из стали, стекла, бетона, керамики, фарфора, в виде панелей из бе­ тона с заложенными в них трубчатыми нагревательными элемента­ ми и пр. Приборы различают по размерам и форме, они могут соби­ раться из отдельных секций и элементов. В них могут подаваться разные теплоносители с различными параметрами.

Основные виды нагревательных приборов — это радиаторы, кон­ векторы и панельно-лучистые приборы. В радиаторах конвектив­ ная теплоотдача несколько больше излучения. В конвекторах ос­ новная доля тепла отдается конвекцией. Панельно-лучистые при­ боры обычно имеют слаборазвитую нагретую поверхность и боль­ шую часть тепла отдают излучением.

Простейшим видом нагревательного прибора является прибор из гладких стальных труб. Обычно"он выполняется в виде змееви­ ка или регистра (рис. III. 1). Прибор имеет высокий коэффициент теп­ лопередачи и отдает тепло конвекцией несколько больше, чем излу­ чением. Он выдерживает высокое давление теплоносителя (до 15— 20 атм). Однако приборы из гладких труб дороги и занимают много места. Они применяются в помещениях со значительными выделе­ ниями пыли, для обогрева световых аэрационных фонарей про­ изводственных зданий и т. д. Прибор из гладких труб может быть изготовлен в построечных мастерских.

52

Радиаторы — приборы, получившие наибольшее распростране­ ние (рис. III.2). Радиаторы собираются из секций. Секции имеют сравнительно гладкую поверхность. Их различные типы отличаются друг от друга габаритами и формой. Обычно секции отливаются из чугуна, но могут быть читальными (штампованными), керамически­ ми, фарфоровыми и др. Каждая секция имеет одну, две и более полые колонны. Секции имеют верхнюю и нижнюю головки с резь­ бовыми отверстиями. С помощью резьбовых ниппелей и отверстий

к7

/1

б)

Рис. III. 1. Нагревательные приборы из гладких труб

а —змеевики; б —регистры; / —трубы; 2 —перегородка

в головках с резьбой секции соединяются между собой. Они обра­ зуют общую полость соединенных между собой полых колонн. Эта полость заполняется теплоносителем. Для уплотнения стыков между секциями применяют прокладки из картона, пропитанного в олифе (при температуре теплоносителя ^,„<100° С), из паронита (при /тн!>100о С) и др. Каждый радиатор снабжается четырьмя проб­ ками, две из которых, со сквозными отверстиями, служат для при­ соединения прибора к трубопроводам системы.

Некоторые радиаторы изготовляются в форме блока-панели. Это упрощает их сборку. Чугунные радиаторы, как и другие нагре­ вательные приборы из чугуна, выдерживают давление до 6 атм. Радиаторы имеют массовый выпуск, сравнительно дешевы, из от­ дельных секций удобно набирать приборы разной поверхности.

Простейшими из ребристых приборов являются чугунные ребри­ стые трубы (рис. III.3). Ребра на поверхности трубы увеличивают теплоотдачу, но несколько снижают гигиенические качества при-

53

582

54

отдачу прибора до 50%.

Наиболее совершенным из ребристых приборов является конвек­ тор в кожухе (рис. III.5). В нем нагревательным элементом служит оребренная труба. В отечественных конвекторах нагреватели сде­ ланы из стальных труб диаметром 15—20 мм с оребрением, выпол-

Рис. III. 4. Конвектор плинтусного типа

ненным из стального листа толщиной 0,35 мм и шагом 10; 7,5 и 5 мм. Сребренные трубы оцинкованы; кожух выполнен из стального листа. Прибор снабжен воздушным клапаном для регулирования теплоотдачи. Конвекторы выпускаются нескольких типов: низкие, высокие, подоконные, островные и др. Достоинством конвектора является малая высота (от 250 мм), небольшая глубина (от 60 мм)

Рис. III. 5. Конвектор в кожухе

и большая теплоотдача. Теплоотдача с 1 м длины оребренной по­ верхности прибора изменяется от 570 до 3200 ккал/ч в зависимости от числа и расположения оребренных труб.

/

Между оребренными поверхностями прибора и кожухом возни­ кает интенсивная циркуляция воздуха под влиянием создающегося гравитационного давления. В зависимости от высоты кожуха теплосъем с оребренной поверхности может увеличиться на 20% и более.

56

Конвектор в кожухе удобно располагается в помещениях современ­ ных общественных зданий благодаря компактности к хорошему внешнему виду. Конвекторы могут быть выполнены с нагреватель­ ными элементами из цветного металла. Такие конвекторы обладают высокими теплотехническими и эксплуатациоными качествами. В некоторых конструкциях конвекторы снабжаются вентилятором специального типа, обеспечивающим интенсивное движение воздуха. Искусственное побуждение движения воздуха значительно уве­ личивает теплосъем с оребренных поверхностей. Конвекторы могут быть использованы для искусственного охлаждения помещений. Некоторый недостаток конвекторов — в не­ обходимости и трудности периодической очистки от пыли.

Примером панельно-лучистого прибора может служить бетонная отопительная панель. Нагревательный прибор изготов­ ляется в виде бетонной плиты с замоноличенными в нее трубчйтыми нагреватель­ ными элементами (рис. III.6), выполняе­ мыми из стальных труб, термостойкого стекла, пластмассы, в виде каналов, отфор­ мованных в теле панели, и пр. Панели рас­

полагают обычно в конструкциях ограждений помещений. Иногда их свободно устанавливают около стен.

Нагревательный элемент бетонной панели обычно изготовлен из труб диаметром 15—20 мм в виде змеевика с шагом 80—500 мм. Толщина панели 50—70 мм. Имеется опыт применения панелей с обогревательными трубами диаметром 10 мм. Повышенное гидрав­ лическое сопротивление нагревательных змеевиков панелей поло­ жительно сказывается на эксплуатационном режиме работы систе­ мы (повышает их гидравлическую устойчивость).

В настоящее время получили распространение для отопления больших промышленных цехов подвесные панели с отражательными экранами (рис. II 1.7). Одним из достоинств панельно-лучистых приборов является возможность их использования летом для ох­ лаждения помещений.

§ И. ТЕПЛОПЕРЕДАЧА НАГРЕВАТЕЛЬНОГО ПРИБОРА

Схема теплообмена между прибором и помещением показана на рис. II 1.8. Нагревательный прибор и теплоноситель в нем имеют обычно малую тепловую инерцию, а поэтому количество тепла QTH, отданное ь приборе теплоносителем, в каждый момент равно количеству тепла QH.n, передаваемому прибором помещению

Если в системе теплоноситель вода или другая среда, аккумули­ рующая тепло за счет теплоемкости в результате изменения темпе-

ратуры, то величина фтн равна!

ходит при конденсации за счет скрытой теплоты парообразования, при этом температура входящего в прибор пара tx равна температуре покидающего при­

где г — скрытая теплота паро­ образования вккал/кг, отвечаю­ щая давлению пара, поступаю­ щего в прибор.

Теплоотдачу нагревательного прибора QH.n определяют с по­ мощью основного уравнения теплопередачи в виде

В формуле (II 1.4) принято, что количество отданного прибором тепла пропорционально разности между средней температурой теп­ лоносителя в приборе ^н.п и температурой обогреваемого помеще­ ния tB. Температура теплоносителя в приборе изменяется по раз­ ному в зависимости от конструкции, способа присоединения прибора к системе, вида и параметров теплоносителя. Обычно в расчетах принимают для воды среднюю температуру:

для пара — температуру, соответствующую давлению пара, посту­

При подаче теплоносителя «снизу—вверх» /н.п отличается от средне­ арифметического значения и близка к t2. В приборах, соединенных

58

Под /в в формуле (III.4) имеется в виду температура помещений, a FH.n представляет собой теплоотдающую поверхность прибора. Это вся внешняя поверхность прибора, омываемая воздухом, обычно искусственно развитая за счет приливов, оребрения и пр.

Коэффициент теплопередачи нагревательного прибора Ка.а в формуле (II 1.4), как и в случае передачи тепла через стенку от одной среды к другой, равен величине, обратной сопротивлению теплопередаче нагревательного прибора RH.n:

Сопротивление тепловосприятию RBот теплоносителя к внутренней тепловоспринимающей поверхности нагревательного прибора пло­ щадью FB.„ зависит от ав. Но

поскольку эта величина долж­ на быть отнесена к поверх­ ности теплоотдачи прибора

ТО

RR~ ~ FH.п—RBFa.n'

®в **вн

(Ш.8)

Коэффициент теплообмена ав между теплоносителем и внут­ ренней поверхностью стенки прибора определяется в ос­

ЗВ* 59

Ёчугунном радиаторе толщина стенки А обычно меньше 0,01 м9

акоэффициент теплопроводности чугуна около 40 ккал!м'Ч-град.

Сопротивление RT для радиатора, равное:

0,01

RT 2,5-10-4,

40

оказывается пренебрежимо малым по сравнению с другими состав­ ляющими сопротивления теплопередаче прибора.

о)

RM вградмч/к кал при А м =/

Рис. III. Ю. Сопротивление теплопроводности от замоноличенных труб через массив бетона к поверхности панели

а —при односторонней теплоотдаче; б —при двусторонней теплоотдаче

В отопительных бетонных панелях с замоноличенными в них змеевиками из труб сопротивление Rr оказывается большим. В этих приборах сопротивление теплопроводности бетонного мас­ сива от труб к поверхности панели играет существенную роль в общем сопротивлении теплопередаче прибора. Величина RT за­ висит от диаметра труб (d), расстояния (шага) между ними (s), глубины расположения от поверхности (А), теплопроводности мате­ риала массива панели и от того, имеет ли панель одну или дветепло­ отдающие поверхности. Обычно для панелей определяют сопротив­ ление RM массива, отнесенное к 1 пог. м трубы, расположенной

60