10343

30

заранее судить о возможной величине коэффициента теплопередачи. Однако в

процессе эксплуатации эта величина остается постоянной.

Температурный напор t характеризует разность температуры теплоносителя tт и температуры воздуха в помещении tв: t = tт – tв. Результаты экспериментов по определению коэффициента теплопередачи обрабатывают в

Gотн – относительный расход воды в приборе; в настоящее время при испытании образцов приборов принят номинальный расход 360 кг/ч (0,1 кг/с),

поэтому Gотн = Gпр /360.

Среди второстепенных факторов, влияющих на коэффициент теплопередачи прибора, укажем на схему присоединения прибора к стояку

(рис. 3.6).

Рис. 3.6. Схемы присоединения радиаторов к теплопроводам систем отопления

Наиболее равномерной и высокой температура поверхности радиаторов

получается при схеме присоединения «сверху - вниз» (схема 1). Значение

31

коэффициента теплопередачи будет в этом случае всегда выше, чем при движении воды «снизу – вниз» (схема 2) и особенно «снизу – вверх» (схема 3).

На коэффициент теплопередачи влияют также следующие второстепенные факторы. Увеличение скорости движения воздуха у внешней поверхности прибора повышает значения kпр. Конструкция ограждения прибора понижает величину коэффициента теплопередачи (рис. 3.7) по сравнению со свободно установленным прибором. При окраске прибора состав и цвет краски незначительно влияют на коэффициент теплопередачи.

Рис. 3.7. Способы размещения отопительных приборов:а – в декоративном шкафу; б – в глубокой нише; в – в специальном укрытии; г – за щитом; д – в два яруса

Плотность теплового потока qпр, Вт/м2, передаваемого от теплоносителя через 1 м2 площади прибора в окружающую среду с учетом зависимостей (3.7)

и (3.8) составляет:

32

Видно значительное теплотехническое преимущество радиаторов по сравнению с конвекторами.

3.3. Тепловой расчет отопительных приборов

Тепловой расчет приборов заключается в определении площади внешней нагревательной поверхности каждого прибора, обеспечивающей внешний тепловой поток от теплоносителя в помещение. Тепловая мощность прибора

Qпр определяется теплопотребностью помещения за вычетом теплоотдачи теплопроводов, проложенных в этом помещении.

Расчетная площадь Ар, м2, отопительного прибора независимо от вида теплоносителя равна:

теплоотдачи 1 м вертикально qв и горизонтально qг протяженных труб; lв и lг –

длины соответственно вертикальных и горизонтальных теплопроводов, м.

После определения расчетной площади нагревательной поверхности

3 – коэффициент, учитывающий число секций в одном приборе ( 3 = 1,0

при Ар = 2,0 м2), который для радиаторов типа М-140 можно вычислить:

Рассчитанное по (3.16) количество секций редко получается целым.

Допускается уменьшение расчетной площади Ар не более чем на 5 % (но не более чем на 0,1 м2). Как правило, к установке принимают ближайшее

большее число секций.

Длина конвекторов с кожухом определяется размерами выпускаемых полностью готовых приборов с площадью а1, м2. Например, настенные конвекторы типов «Комфорт – 20» и «Универсал – 20» отличаются по длине на

где а1 – площадь 1 м открытой горизонтальной трубы принятого диаметра, м2/м.

3.4. Регулирование теплопередачи отопительного прибора

Для поддержания теплового режима помещений на заданном уровне необходимо в процессе эксплуатации регулировать теплоотдачу отопительных приборов. Эксплуатационное регулирование теплового потока отопительных приборов может быть качественным и количественным.

Качественное регулирование достигается изменением температуры теплоносителя, подаваемого в систему отопления. Качественное регулирование по месту осуществления может быть центральным, проводимым на тепловой станции, и местным, выполняемым в тепловом пункте здания. В жилищном строительстве проводят также групповое регулирование в центральных

34

тепловых пунктах (ЦТП).

Местное качественное регулирование должно дополнять центральное регулирование, которое проводится с ориентацией на некоторое обезличенное здание. При местном регулировании учитывают особенности каждого здания,

системы отопления и даже ее отдельной части.

В системе парового отопления пределы качественного регулирования ограничены, и такое регулирование, как правило, не проводится.

Количественное регулирование теплопередачи приборов осуществляется изменением количества теплоносителя (воды или пара), подаваемого в систему или прибор. По месту проведения оно может быть не только центральным и местным,

но и индивидуальным, т.е. выполняемым у каждого нагревательного прибора.

Количественное регулирование может осуществляться пропорционально теплоотдаче или с перерывами. В первом случае проводится так называемое пропорциональное регулирование, во втором – регулирование «пропусками». В

системах парового отопления применяют также индивидуальное количественное регулирование теплопередачи приборов.

Таким образом, в процессе эксплуатации паровых систем отопления осуществляется только количественное регулирование, водяных систем отопления – качественно-количественное регулирование теплопередачи приборов.

4. ТЕПЛОПРОВОДЫ СИСТЕМ ОТОПЛЕНИЯ

4.1. Классификация и материалы теплопроводов

Трубы (теплопроводы) систем центрального водяного и парового отопления предназначены для подачи в приборы и отвода из них необходимого количества теплоносителя. Теплопроводы вертикальных систем отопления подразделяют на магистрали, стояки и подводки, а в горизонтальных системах дополнительно имеются горизонтальные ветви.

Движение теплоносителя в подающих (разводящих) и обратных

(сборных) магистралях может совпадать по направлению или быть встречным.

35

В зависимости от этого системы отопления называют: с попутным движением воды и тупиковыми.

В зависимости от места прокладки магистралей различают системы с верхней разводкой, когда подающая магистраль расположена выше отопительных приборов, и с нижней разводкой, когда и подающая, и обратная магистрали проложены ниже приборов. При водяном отоплении бывают системы с «опрокинутой» циркуляцией воды, когда подающая магистраль находится ниже, а обратная – выше приборов.

Для пропуска теплоносителя используют трубы: металлические

(стальные, из цветных металлов) и неметаллические. Свинцовые и чугунные трубы встречаются в системах отопления, смонтированных в начале XX века.

В России наиболее часто используют стальные шовные (сварные) и редко стальные бесшовные (цельнотянутые) трубы. В системах отопления используют неоцинкованные (черные) сварные водогазопроводные трубы

(ГОСТ 3262-75*) Dу = 10…50 мм трех типов: легкие, обыкновенные и усиленные (в зависимости от толщины стенки). Усиленные трубы применяют редко – в уникальных сооружениях при скрытой прокладке. Обыкновенные трубы используют при скрытой прокладке и в системах парового отопления.

Легкие трубы предназначены для открытой прокладки. Размер водогазопроводной трубы обозначают цифрой условного диаметра в мм

(например Dу = 20). Труба Dу = 20 мм имеет наружный диаметр 26,8 мм, а ее внутренний диаметр изменяется в зависимости от толщины стенки от 20,4 (усиленная труба) до 21,8 мм (легкая труба). Это обстоятельство необходимо учитывать при гидравлическом расчете теплопроводов для пропуска теплоносителя. Стальные электросварные трубы (ГОСТ 10704-91*) Dу = 10…400

мм. Соединение стальных теплопроводов между собой, с отопительными приборами и арматурой может быть неразборным – сварным и разборным -

резьбовым и болтовым. Резьбовое разборное соединение предусматривают у отопительных приборов и арматуры. Фланцевая арматура крупного размера соединяется болтами с контрфланцами, привариваемыми к концам стальных

36

труб.

За последние годы все чаще используют трубы, изготовленные из медных сплавов. Медные трубы выпускают в виде прямых отрезков длиной 2…6 м или в бухтах длиной до 50 м.

Все большее распространение в России получают трубы из полимерных материалов. Эти трубы отличаются высокой коррозионной стойкостью и длительным сроком службы (до 50 лет) с сохранением их первоначальных гидравлических свойств. Они легче стальных труб (в 6…7 раз), отличаются высокими шумопоглощающими свойствами и пластичностью. Однако практика использования полимерных труб в системах отопления выявила существенный недостаток – высокую проницаемость атмосферного воздуха через их стенки и насыщение теплоносителя кислородом со всеми вытекающими отсюда последствиями. Этого недостатка лишены металлополимерные трубы, в стенки которых добавляется защитный слой в виде алюминиевой фольги.

4.2. Размещение теплопроводов в здании

Прокладка труб в помещениях может быть открытой и скрытой.

Открытая прокладка более простая и дешевая. По технологическим,

гигиеническим или архитектурно-планировочным требованиям прокладка труб может быть скрытой. Магистрали переносят в технические помещения, стояки и подводки к отопительным приборам размещают в специальных шахтах и бороздах или встраивают в них. При этом в местах расположения разборных соединений и арматуры устраивают лючки. При прокладке теплопроводов учитывают их удлинение по сравнению с монтажной длиной в процессе эксплуатации системы отопления. Температурное удлинение нагреваемой трубы – приращение ее длины l, м, определяют по формуле:

где α – коэффициент линейного расширения материала трубы (для стали при t = 150°С, α = 1,2 10−5 1/°С);

tт – температура теплопровода, близкая к температуре теплоносителя, °С;

37

tн – температура окружающего воздуха в период производства монтажных работ, °С, tн = 5°С;

l – длина теплопровода, м.

Установлено, что один метр подающей стальной трубы предельно удлиняется при низкотемпературной воде приблизительно на 1 мм, обратной трубы – на 0,8 мм, а при высокотемпературной воде удлинение каждого метра трубы доходит до 1,75 мм. Поэтому при размещении теплопроводов необходимо предусматривать компенсацию усилий, возникающих при удлинении подводок, стояков и магистралей.

Размещение стояков – соединительных труб между магистралями и подводками – зависит от положения магистралей и размещения подводок к отопительным приборам. Обязательным является обособление стояков для отопления лестничных клеток, а также расположение стояков в наружных углах помещений. Стояки располагают у наружных стен – открыто (на расстоянии 35

мм от поверхности стен до оси труб Dу ≤ 32 мм) либо скрыто в бороздах стен или массиве стен и перегородок. Двухтрубные стояки размещают на расстоянии 80 мм между осями труб, причем подающие стояки располагают справа (при взгляде из помещения). В 4…7-этажных зданиях однотрубные стояки для компенсации изгибают в местах присоединения к подающей и к обратной магистралям (рис. 4.1). В зданиях более 7 этажей, кроме изгибов труб,

используют П-образные компенсаторы. В местах пересечения междуэтажных перекрытий трубы заключают в гильзы для обеспечения свободного их движения.

38

Рис. 4.1. Схемы присоединении стояков к магистралям систем водяного отопления зданий различной этажности: а – двух-трехэтажных; б – четырех-семиэтажных при верхней разводке; г – то же при нижней разводке; в - восьмиэтажных и более высоких; 1 – спускной кран (проходной или шаровой, внизу – со штуцером для подключения водоотводящего шланга); 2 – запорный (проходной или шаровой) кран

В гражданских зданиях шириной до 9 м магистрали можно прокладывать вдоль их продольной оси. Так же размещают магистрали при стояках,

находящихся у внутренних стен здания. В гражданских зданиях шириной более

9 м рационально использовать две разводящие магистрали вдоль каждой фасадной стены (рис. 4.2). В чердачных помещениях магистрали подвешивают на расстоянии 1…1,5 м от наружных стен, для удобства монтажа и эксплуатации.

В системах водяного отопления уклон горизонтальных магистралей необходим для отвода скопления воздуха и самотечного спуска воды из труб.

Строго горизонтальная прокладка магистралей Dу 50 мм допустима при скорости движения воды более 0,25 м/с. Нижние магистрали всегда прокладывают с уклоном в сторону теплового пункта.

39

Рис. 4.2. Размещение магистралей систем отопления в чердачных (слева), подвальных и технических (справа) помещениях зданий: а – в зданиях шириной ≤ 9 м; б – в зданиях шириной

9 м при тупиковом движении теплоносителя в магистралях; в – то же при попутном движении

Всистемах парового отопления уклон горизонтальных магистралей необходим для самотечного удаления конденсата. Паропроводы рекомендуется прокладывать с уклоном по направлению движения пара. Самотечные конденсатопроводы имеют уклон в сторону стояка конденсата. Рекомендуемый уклон магистралей: для водяных насосных, паровых и напорных конденсатных

0,002…0,003; подающих магистралей гравитационных систем, самотечных конденсатных магистралей 0,005; паропроводов, имеющих уклон против движения пара, 0,006; водяных магистралей верхней разводки насосных систем по движению воды 0,01.

4.3. Присоединение теплопроводов к отопительным приборам

Присоединение теплопроводов к отопительным приборам может быть