Определение площади поверхности и числа элементов отопительных приборов
Площадь поверхности отопительных приборов Fp измеряют в настоящее время только в м2. Для расчета Fр прежде всего необходимо определить величину теплового потока отопительного прибора, обусловленного поверхностной плотностью, т. е. значением теплового потока qпр, передаваемого от теплоносителя в окружающую среду через 1 м2 площади поверхности прибора.
Как следует из основного уравнения теплопередачи (2.55), плотность теплового потока приборов, являясь произведением коэффициента теплопередачи на температурный напор, заdисит от тех же факторов, что и коэффициент теплопередачи. Поэтому на практике для упрощения расчетов определяют с учетом всех факторов сразу плотность теплового потока отопительного прибора q пр. Для этого используют так называемую номинальную плотность теплового потока.
Номинальную плотность теплового потока q ном, Вт/м2, получают путем тепловых испытаний отопительного прибора для стандартных условий работы в системе водяного отопления, когда средний температурный напор ∆tст/ср =70°С, расход воды в приборе составляет G ст/пр =0,1 кг/с, а атмосферное давление рб = 1013,3 гПа.
В этих стандартных условиях относительный расход воды в приборе (отношение действительного расхода воды в приборе к номинальному расходу, принятому при его тепловых испытаниях).
Стандартный температурный напорпри теплоносителе воде, при котором проводятся тепловые испытания отопительных приборов, получен по формуле
∆tст/ср =tср – tв = 0,5 (tвх+ tвых)- tв= 0,5 (105 + 70) — 18 = 69,5 ≈ 70 °С,
где температура входящей сверху в прибор воды tвх =105°С; выходящей снизу tвых = 70°С; температура воздуха в помещении tв = 18°С.
Значение номинальной плотности теплового потока, Вт/м2, основных типов отопительных приборов см. в табл. 8.1. Как видно из этой таблицы, величины q ном панельных радиаторов в 1,5—2 раза выше, чем q номконвекторов, что отражает теплотехнические преимущества первых.
Располагая величиной q ном, можно определить расчетную плотность теплового потока отопительного прибора q пр, Вт/м2, для условий работы, отличных от стандартных, по формулам:
а) для теплоносителя — воды
(8.2),
где qном — номинальная плотность теплового потока отопительного прибора при стандартных условиях работы, Вт/м2 (принимают по табл. 8.1),
tср — температурный напор, равный разности полусуммы температур теплоносителя на входе и выходе отопительного прибора и температуры вохдуха помещения, ∆ tср = [0,5(tвх+tвых)-tв], о С
Gпр — действительный расход воды в отопительном приборе, кг/с, Gпр=Q/[c(tвх-tвых)];
n, p — экспериментальные значения показателей степеней (табл. 8.1),
Спр — коэффициент, учитывающийсхему присоединения отопительного прибора и изменение показателя степени р в различных диапазонах расхода теплоносителя (табл. 8.1).
б) для теплоносителя — пара
где qном — номинальная плотность теплового потока отопительного прибора при стандартных условиях работы, Вт/м2 (принимают по табл. 8.1),
∆tн — температурный напор, равный разности температыры насыщенного пара и температуры воздуха помещения (tп-tв)
Если известна поверхностная плотность теплового потока отопительного прибора q пр, Вт/м2, то тепловой поток прибора Qnp, Вт, пропорциональный площади его нагревательной поверхности, составит:
Qnp= q прFр (8.4)
Отсюда, расчетная площадьFр, м2, отопительного прибора независимо от вида теплоносителя
Fр = Qnp/q пр (8.5)
При учете дополнительных факторов, влияющих на теплоотдачу приборов, формула (8.5) примет вид
Fр = Qnp/q прβ1β2 (8.6)
где Qnp — теплоотдача отопительного прибора в отапливаемое помещение, определяется по формуле
Qnp — Qnoтp — 0, 9Qтp, (8.7)
Где Qnотp — теплопотребность помещения, равная его теплопотерям ха вычетом теплопоступлений, Вт;
Qтp — суммарная теплоотдача открыто проложенных в пределахпомещениястоякоа, проводок, к которым непосредственно присоединен прибор (коэффициент 0,9 учитывает долю теплового потока о теплопроводов, полезную для поддержания температуры воздуха в помещении.
С учетом выражения 8.7, формула 8.6 приобретает вид
где Qnoтp, Qтp — то же, что и в формуле 8.7, qпр —
то же, что и в формулах (8.2) и (8.3).
Суммарную теплоотдачу теплопроводов Qтр, Вт можно опреелить по формуле
Qтр=∑kтрπdнl (tт-tв),(8.9)
где kтр, dн и l— соответственно коэффициент теплопередачи, Вт/(м2 -К), наружный диаметр, м, и длина, м, отдельных теплопроводов; t1 и tB — температура теплоносителя и воздуха в помещении, м.
На практике теплоотдачу от теплопроводов определяют по упрощенной формуле
Qтр = qвlв + qrlr(8-10)
При этом используются таблицы справочников [7], где даны значения qB и qr — теплоотдачи 1 м вертикально и горизонтально проложенных труб, Вт/м, исходя из их диаметра и разности температур (tт-tв); lвиlr.— длина вертикальных и горизонтальных теплопроводов в пределах помещения, м.
В формуле (8.8): β1 — коэффициент учета дополнительного теплового потока устанавливаемых отопительных приборов за счет округления сверх расчетной величины (принимается по табл. 8.2); β2 — коэффициент учета дополнительных потерь теплоты отопительными приборами у наружных ограждений (принимается по табл. 8.3).
Таблица 8.2 Значение коэффициента β1
| Шаг номенклатурного ряда отопительных приборов, кВт | β1 |
| 0,12 | 1,02 |
| 0,15 | 1,03 |
| 0,18 | 1,04 |
| 0,21 | 1,06 |
| 0,24 | 1,08 |
| 0,3 | 1,15 |
Примечание. Для отопительных приборов помещения с номинальным тепловым потоком более 2,3 кВт следует принимать вместо β1 коэффициент β1’ =0,5 (1+ β1 ).
Расчетное число секций чугунных радиаторов определяют по формуле
(8.11),
Где f1 — площадь поверхности нагрева одной секции, м2, зависящая от типа радиатора, принятого к установке в помещении (принимается по табл.8.1),
β4 — коэффициент, учитывающий способ установки радиатора в помещении при открытой установке
Таблица 8.3 Значение коэффициента β2
| Отопительный прибор | Значение β2 при установке прибора | |
| У наружной стены, в т.ч. под световым проемом | У остекления светового проема | |
| Радиатор | ||
| чугунный секционый | 1,02 | 1,07 |
| Стальной панельный | 1.01 | 1,08 |
| Конвектор | ||
| С кожухом | 1,02 | 1,05 |
| Без кожуха | 1,03 | 1,07 |
β4 =1,0; β3 — коэффициент, учитывающий число секуий в одном радиаторе и принимаемый для радиатора типа МС-140 равным при числе секций от 3 до 15 — 1, от 16 до 20 — 0,98, от 21 до 25 — 0,96, а для остальных чугунных радиаторов вычисляется по формуле
β3 =0,92 + 0,16/Fp (8.12)
Поскольку расчетное число секций по формуле (8.11) редко получается целым, то его приходится округлять для получения числа секций Nуст, принимаемых к установке. При этом согласно п. 3.49 [33] допускают уменьшение теплового потока Qпр не более чем на 5 % (но не более чем на 60 Вт). Как правило, к установке принимают ближайшее большее число секций радиатора.
Для всех остальных отопительных приборов β3 = 1.
Если к установке приняты панельный радиатор типа РСВ1 и РСГ2 или конвектор с кожухом определенной площади /i, м2, то их число (размещаемых в помещении открыто) составит
N-Fp /f1. (8.13)
Число конвекторов без кожуха или ребристых труб по вертикали и в ряду по горизонтали определяют по формуле
N = Fp /nf1 (8.14)
Где n— число ярусов и рядов элементов, составляющих прибор; f\ — площадь одного элемента конвектора или одной ребристой трубы, мг ,
В процессе определения необходимой площади поверхности отопительных приборов исходные и получаемые данные вписывают в бланк (табл. 8.4).
Таблица 8.4
| № помещения | Тепловая мощность, Q потр, Вт | Температура воздуха в помещении, tв, оС | Температура теплоносителя на входе, tвхоС | Температура теплоносителя на выходе, | Температурный напор, ∆tсроС | Расход теплоносителя G, кг/ч | Расчетная плотность теплового потока прибора qпр, Вт/м3 | Пправочные коэффициенты | |
| β1 | β2 | ||||||||
| Теплопередача теплопроводов Qтр, Вт | Qпр=Qпотр-0,9Qтр, Вт | Расчетная площадь прибора, Fр м2 | Пправочные коэффициенты | Расчетное число секций, Nр | Установочное число секций, Nуст | |
| β1 | β2 | |||||
В течение отопительного периода изменяются теп-лопотери помещений, так как изменяется температура наружного воздуха, воздействуют ветер и солнечная радиация, а также изменяются бытовые и технологические тепловыделения.
Для приведения теплоотдачи приборов, установленных в отдельных помещениях, п соответствие с потерями теплоты необходимо изменять как количество воды, проходящей через приборы, так и ее температуру, т. е. качественно и количественно регулировать системы отопления.
Качественное регулирование достигается изменением температуры воды, подаваемой в отопительные приборы из теплового центра (котельной, ТЭЦ). Это — центральное регулирование.
Количественное местное регулирование теплоотдачи приборов осуществляется изменением количества воды, поступающей в прибор, для чего в двухтрубных системах применяют краны двойной регулировки (см. рис. 7.12,г), трехходовые краны (КРТП и КРПШ рис. 7.12, е) применяют на подводках к приборам однотрубных систем водяного отопления.
Регулировочные краны устанавливают для проведении дух не одна от другой стадий регулировании: монтажной — в период наладки и пуска системы и эксплуатационной — во время эксплуатации системы. Регулировочные краны не устанавливают у приборов, размещаемых в лестничных клетках и в других местах, где вода может замерзнуть. Не допускается установка запорно-регулировочной арматуры на «сценках» приборов.
Для конвекторов с воздушными регулирующими клапанами установку регулирующей арматуры на подводках согласно [33] не предусматривают.
В системах парового отопления предел качественного регулирования весьма ограничен, поэтому в этих системах применяется центральное и местное количественное регулирование: при изменении температуры наружного воздуха меняется количество пара, поступающего в систему, либо пар подается с определенным перерывом (регулирование «пропусками»).
В последние годы стали применять регулирующие устройства автоматического воздействия. Они автоматически перекрывают вентили на теплопроводах при повышении температуры в помещении и вновь открывают их при понижении температуры.