НАГРЕВАТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ системы отопления Часть 2 НАГРЕВАТЕЛЬНЫЕ

НАГРЕВАТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ системы отопления

Часть 2 НАГРЕВАТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ Классификация Область применения различных конструкций Особенности установки в помещениях Регулирование теплоотдачи Определение поверхности нагрева

ТРЕБОВАНИЯ К НАГРЕВАТЕЛЬНЫМ ПРИБОРАМ 1. Санитарно- гигиенические: - н/п должен иметь возможно низкую температуру поверхности , исключающую возгонку пыли; - иметь минимальную горизонтальную поверхность для уменьшения отложения пыли; - конструкция н/п должна позволять очищать от пыли поверхность прибора. 2. Экономические: • - н/п должен иметь наименьшие приведенные затраты на их изготовление , монтаж и эксплуатацию; • - обладать низкой металлоемкостью, обеспечивающей повышенное тепловое напряжение металла. • Показатель теплового напряжения металла н/п определяется как : где Qнп – тепловая нагрузка н/п , Вт; Gм – масса металла н/п , кг; , Вт/(кг К) Δt - температурный напор н/п, ºС; Чем больше показатель теплового напряжения, тем экономичнее прибор по расходу металла. Значение показателя М для современных н/п находится в пределах: 0, 2 ≤ М ≤ 0, 6 3. Архитектурно – строительные: Внешний вид н/п должен соответствовать интерьеру помещения, а занимаемый им объем должен быть минимальным. 4. Производственно-монтажные: - должна обеспечиваться максимальная механизация работ при производстве и монтаже н/п; - н/п должны обладать достаточной механической прочностью. 5. Эксплуатационные: - н/п должны обеспечивать управляемость их теплоотдачей (зависит от тепловой инерции н/п ); н/п должны обеспечивать температуроустойчивость и водонепроницаемость при предельно-допустимом в рабочих условиях гидростатическом давлении внутри н/п. 6. Теплотехнические: • - н/п должны обеспечивать наибольшую плотность удельного теплового потока, приходящуюся на единицу площади, Вт/м 2. Для выполнения этого требования н/п должен обладать повышенным значением коэффициента теплопередачи.

Классификация нагревательных приборов По теплоотдаче по используемому материалу По высоте по глубине по величина тепловой инерции радиационные металлические высокие малой малоинерционные конвективно- радиационные неметаллические средние средней большой инерции низкие большой Конвективные плинтусные

Доли потребления различных типов отопительных приборов на российском рынке в 2011 году 29% - чугунные радиаторы Чугунные радиаторы 3% - стальные трубчатые радиаторы 20% - стальные панельные радиаторы 27% - алюминиевые и биметаллические радиаторы 21% - конвекторы (в том числе специальные) Стальные трубчатые радиаторы Стальные панельные радиаторы Общее потребление около 6 млн. к. Вт/год

ЧУГУННЫЕ АЛЛЮМИНИЕВЫЕ БИМЕТАЛЛИЧЕСКИЕ СТАЛЬНЫЕ ПЛАСТИНЧАТЫЕ СТАЛЬНЫЕ СЕКЦИОННЫЕ РАДИАТОРЫ

Чугунные радиаторы

Направление теплоотдачи от секционного радиатора: конвективная теплоотдача; Qл – лучистая теплоотдача Qк –

Секция чугунного радиатора: hм – монтажная высота прибора, м; hп – строительная высота прибора, мм; а – глубина прибора, мм; б – ширина одной секции прибора, мм

Соединение секций чугунного радиатора

Чугунные секционные радиаторы : • • • высокая надёжность в эксплуатации в отечественных условиях, могут использоваться в зависимых системах отопления зданий различного назначения; стоимость отечественных моделей в среднем 1500 руб. /к. Вт; стоимость дизайн-радиаторов - 4000 -6000 руб. /к. Вт дополнительная стоимость перегруппировки, испытаний на герметичность, монтажа и окраски 400 – 500 руб. /к. Вт; доля потребления в России около 29%

Стальные радиаторы

Эскизы стальных штампованных радиаторов (компакт-радиаторов): а) однорядные; б) двухрядные; в) трехрядные

Стальные панельные радиаторы: • • современный дизайн; широкая номенклатура; полная строительная готовность; высокая гигиеничность моделей без оребрения; имеются модели со встроенным термостатом; все модели жёстко требуют соблюдения правил эксплуатации; стоимость 1500 – 2000 руб. /к. Вт (без встроенного термостата); доля потребления в России – 20%.

Биметаллические радиаторы

Аллюминиевые радиаторы

Основные требования к теплоносителю систем отопления с алюминиевыми отопительными приборами Наименование показателей и их размерность Водородный показатель р. Н Оптимальные значения Допустимые значения Значения показателей 7 – 8, 5 Содержание растворённого кислорода, мкг/дм 3, не более 20 Содержание соединений железа, мг/дм 3, не более 0, 3 Общая жёсткость, мг-экв/дм 3, не более 0, 7 Количество взвешенных веществ, мг/дм 3, не более 5 • Использование алюминиевых радиаторов допускается только в независимых и автономных системах отопления • Непосредственное соединение головок секций алюминиевых радиаторов со стальными и медными теплопроводами запрещается. • Применение оцинкованных пробок запрещается, рекомендуется использование алюминиевых и кадмированных пробок. • Рекомендуется использование кадмированных ниппелей.

Сравнение алюминиевых и биметаллических радиаторов Параметр Алюминий Биметалл Конструкция Радиатор полностью алюминиевый. Изготавливают радиаторы двумя методами. Экструзионный метод дает дешевые и легкие изделия не самого высокого качества (в Европе таким методом не пользуются). Дороже, но долговечнее будут радиаторы, сделанные методом литья. Биметаллические радиаторы делаются из двух различных металлов. Корпус, оснащенный ребрами, изготавливается из алюминиевого сплава. Внутри этого корпуса имеется сердечник из труб, по которым протекает теплоноситель (горячая вода из системы отопления). Эти трубы производятся либо из стали, либо из меди (причем последние у нас практически не встречаются). Диаметр их меньше, чем у алюминиевых моделей, поэтому больше вероятность засорения. Теплоотдача Отдача тепла от одной секции зависит от модели и от изготовителя. Она несколько ниже, чем у полностью изготовителя. 1 секция способна дать 140 - 210 Вт. алюминиевого радиатора, так как сердечник из стали способствует снижению общей теплоотдачи. 1 секция отдаёт Имеет минимальную тепловую инерцию. 130 – 200 Вт. От 6 до 16 (некоторые модели до 20) ати. От 20 до 40 ати (данный параметр важен в том случае если вы выбираете радиаторы для квартиры с централизованной системой отопления. Если же вы выбираете данные радиаторы для частного дома, то этот параметр не является минусом для алюминиевых радиаторов, т. к. в локальной теплосети нет избыточного давления. ). Отношение к теплоносителю Алюминий вступает в различные химические реакции, что приводит к коррозии стенок прибора. А еще в процессе химических реакций алюминий выделяет водород, что является пожароопасным. Поэтому требует установки специального клапана в верхней пробке радиатора. Стальные трубы в середине биметаллического радиатора менее требовательны к качеству протекающей через них воды. Биметаллический радиатор более защищен от теплоносителя. Максимальная температура воды До 110 0 С. До 130 0 С. Долговечность До 10 лет. 15 – 20 лет. Рабочее давление

Радиаторы из алюминиевых сплавов, биметаллические с алюминиевыми коллекторами (секционные, колончатые и блочные): • • • современный дизайн; широкая номенклатура; полная строительная готовность; все модели кроме полностью биметаллических требуют жёсткого соблюдения правил монтажа и эксплуатации; биметаллические модели равноценны по эксплуатационным показателям чугунным радиаторам; стоимость радиаторов из алюминиевых сплавов ~ 1700 - 2200 руб. /к. Вт; стоимость «полубиметаллических» радиаторов 2000 - 2800 руб. /к. Вт; стоимость биметаллических радиаторов 2800 - 4000 руб. /к. Вт; доля потребления в России – 27%, в том числе 14% биметаллические и биметаллические с алюминиевыми коллекторами.

Трубчатый стальной радиатор

Стальные трубчатые радиаторы и дизайн-радиаторы (секционные, колончатые, блочные и блочносекционные): • • современный дизайн и гигиеничность; полная строительная готовность; широкая номенклатура; имеются модели со встроенным термостатом; требуют жёсткого соблюдения правил эксплуатации; имеются модели повышенной антикоррозийной стойкости; стоимость: трубчатых радиаторов 3800 руб. /к. Вт; дизайн-радиаторов – 8000 руб. /к. Вт; доля потребления в России – 3%.

конвекторы • Без кожуха (регулировка теплоотдачи по воде) • С кожухом : - регулировка теплоотдачи по воде; - регулировка теплоотдачи по воздуху.

Эскизы конвекторов: а) «Комфорт-20» с кожухом; б) «Аккорд» без кожуха; 1 – пластина (нагревательный элемент; 2 – кожух; 3 – воздушный клапан

Конвекторы (настенные, напольные, с кожухом, без кожуха, стальные, с использованием цветных металлов): • • • высокая надёжность в эксплуатации в отечественных условиях, могут использоваться в зависимых системах отопления зданий различного назначения; малая инерционность; широкая номенклатура; полная строительная готовность; современный дизайн; низкая температура наружных элементов конструкции конвектора, исключается опасность ожогов; имеются модели со встроенным термостатом; стоимость: стальных ~ 1300 руб. /к. Вт; с медноалюминиевым нагревательным элементом ~ 3000 руб. /к. Вт; доля потребления в России (включая специальные конвекторы) – 21%.

Случаи неправильного монтажа настенных конвекторов Мал зазор между прибором и полом или подоконником (менее 70% глубины прибора). Снижение теплового потока на 5 -50% Установка кронштейнов на неподготовленную поверхность (последующая штукатурка) – невозможно навесить кожух Перетекание воздуха мимо нагревательного элемента. Снижение теплового потока на 5 -20% Нагревательный элемент установлен не горизонтально. Снижение теплового потока на 4 -7% Неправильная разметка мест установки кронштейнов – невозможно навесить кожух Отставание кожуха, зазор между стеной и кожухом. Снижение теплового потока на 3 -20%

6. Специальные отопительные приборы – конвекторы, встраиваемые в конструкцию пола, вентиляторные конвекторы: • • полная строительная готовность; современный дизайн; малая инерционность; имеются модели со встроенными вентиляторами и термостатами; предназначены для зданий элитного класса и коттеджей; вентиляторные конвекторы, работающие в режиме тепловых насосов, характеризуются высокой энергоэффективностью; стоимость 4000 -10000 руб. /к. Вт; доля потребления в России – около 4% (в общей группе конвекторов).

Основные требования к конструкциям отопительных приборов согласно ГОСТ 31311 -2005 «Приборы отопительные. Общие технические условия» и СТО НП «АВОК» 4. 2. 2 -2006 «Радиаторы и конвекторы отопительные» 1. Приборы должны выдерживать испытание на статическую прочность: 1. 1. Давление разрушения должно превышать заявленное изготовителем максимальное рабочее избыточное давление теплоносителя: - у литых приборов – не менее, чем в 3 раза; - у остальных приборов – не менее, чем в 2, 5 раза. 1. 2. Испытательное давление (заводское) должно превышать заявленное максимальное рабочее избыточное давление: - у литых приборов – не менее, чем в 1, 5 раза или не менее, чем на 0, 6 МПа; - у остальных приборов – не менее, чем в 1, 5 раза. 2. Номинальный тепловой поток настенных приборов высотой до 600 мм включительно и теплоплотностью до 2000 Вт/м должен быть не более 400 Вт у минимального типоразмера и не менее 2000 Вт у максимального. 3. Средний номенклатурный шаг номинального теплового потока настенных приборов высотой до 600 мм включительно и теплоплотностью до 2000 Вт/м в диапазоне значений от 400 до 1400 Вт не должен превышать 200 Вт, а свыше 1400 Вт – не более 400 Вт. 4. Толщина стенки прибора, соприкасающейся с водой, должна быть не менее: - у литого чугунного радиатора – 2, 7 мм; - у стального панельного радиатора – 1, 2 мм; - у стальной трубы трубчатого и биметаллического радиаторов – 1, 25 мм; - у литого и прессованного алюминиевых радиаторов – 1, 5 мм.

Основные требования к теплоносителю согласно «Правилам технической эксплуатации электрических станций и сетей Российской Федерации» для систем теплоснабжения из стальных теплопроводов Наименование показателей и их размерность Значения показателей для систем теплоснабжения открытых закрытых 8, 3 – 9, 0 8, 3 – 9, 5 8, 0 – 9, 5 Содержание растворённого кислорода, мкг/дм 3, не более 20 20 Содержание соединений железа, мг/дм 3, не более 0, 3 0, 5 Общая жёсткость, мг-экв/дм 3, не более 0, 7 5 5 Водородный показатель р. Н: оптимальные значения допустимые значения Количество взвешенных веществ, мг/дм 3, не более

Размещение нагревательных приборов в помещении: а) в плане помещения; б) в разрезе помещения

Схемы установки нагревательных приборов с различным коэффициентом укрытия β 4: а) β 4 = 1, 2; б) β 4 = 1, 05; в) β 4 = 1, 05; г) β 4 = 0, 9; д) β 4 = 1, 25

Схемы установки нагревательных приборов под окнами: а) установка нагревательного прибора относительно края окна; б) установка радиаторов; в) установка конвектора с кожухом; г) установка конвектора без кожуха

Присоединение радиаторов к стояку: а) разностороннее; б) одностороннее; в) «на сцепке»

Коэффициент теплопередачи н/п Интенсивность передачи теплоты от теплоносителя через н/п в помещение характеризуется коэффициентом теплопередачи нагревательного прибора - Кнп. Он выражает плотность теплового потока на внешней поверхности стенки н/п при перепаде температур в 1 С: где Rнп – термическое сопротивление теплопередаче нагревательного прибора: где Rвн – термическое сопротивление теплопередаче от нагреваемой жидкости к внутренней поверхности стенки н/п (теплообмен происходит за счет конвекции + теплопроводность); Rст – термическое сопротивление теплопередаче от внутренней к наружной поверхностям стенки нагревательного прибора (теплопроводность); Rн – термическое сопротивление теплопередаче от наружной поверхности стенки н/п к холодной среде (жидкости или газу) (теплообмен происходит за счет конвекции + излучение). Основные факторы, определяющие Кнп : вид и конструктивные особенности н/п и температурный напор Коэффициент теплопередачи вновь разрабатываемых н/п определяют экспериментально. Вид н/п позвояет заранее судить о возможном значении Кнп. Результаты экспериментов по определению Кнп показали , что его можно описать: - для теплоносителя воды : где: m, n, p – экспериментальные коэффициенты, которые определяются для каждого типа н/п; - температурный напор н/п; - температура воздуха в отапливаемом помещении, ºС; - температура теплоносителя соответственно на входе в н/п и на выходе из него, ºС; G – относительный расход воды в н/п, кг/ч, - отношение действительного расхода через н/п к номинальному, принятому при тепловом испытании н/п. При испытании образцов н/п за такой расход принят расход 360 кг/ч (раньше испытание каждого вида н/п проводились при различном номинальном расходе воды: для радиаторов 17, 4 кг/ч, для конвекторов 300 кг/ч).

Схемы движения воды через нагревательный прибор: а) сверху – вниз; б) снизу – вверх; в) снизу - вниз

Тепловой расчет нагревательных приборов (определение поверхности нагрева) , Вт (ккал/ч), где – номинальный условный тепловой поток н/п, по которому выбирают типоразмер прибора, используя каталоги н/п или справочник. – комплексный коэффициент привидения к расчетным условиям. - для воды : - температурный напор н/п (для теплоносителя – воды), ºС; - расход теплоносителя через н/п, кг/ч; b – коэффициент учета атмосферного давления; - коэффициент учета направления движения теплоносителя в н/п ; n, p, c – постоянные для данного типа н/п коэффициенты.

Малые циркуляционные кольца в однотрубных системах отопления Малыми циркуляционными кольцами в однотрубной системе отопления являются радиаторные узлы, в которые входят замыкающие участки, подводки к нагревательным приборам и сам нагревательный прибор. Расход воды через нагревательный прибор в системе отопления с трехходовым краном КРТ равен расходу воды по стояку, т. к. рабочее расчетное положение КРТ «полностью открыто» . Стояк в этом случае получается проточнорегулируемым. Расход воды через нагревательный прибор с замыкающим участком и проходным краном КРП определяется коэффициентом затекания воды в нагревательный прибор: где: Gнп - расход воды, проходящей через нагревательный прибор, кг/ч; Gст - расход воды в стояке, кг/ч; αнп = 0 – нагревательный прибор закрыт; αнп = 1 – нагревательный прибор открыт полностью (при КРТ).

Схема установки кранов для регулирования теплоотдачи нагревательных приборов однотрубной системы отопления: Н/П – нагревательный прибор; КРТ – кран тройной регулировки; КРП – кран проходной

Схемы одностороннего присоединения труб стояков к нагревательным приборам: вертикальные однотрубные (а, б, в, г); вертикальные двухтрубные (д) системы отопления; КРТ – кран тройной регулировки; КРП – кран проходной; КРД – кран двойной регулировки

Схемы разностороннего присоединения труб стояков к нагревательным приборам: однотрубные (а); двухтрубные (б, в, г) системы отопления; КРТ – кран тройной регулировки; КРД – кран двойной регулировки