Характеристика систем отопления. Тепловой режим отапливаемого здания. Теплообмен на нагретой и охлажденной поверхностях в помещении и на наружной поверхности ограждения здания.

Отопительные приборы. Выбор и размещение отопительных приборов. Теплопередача приборов. Коэффициент теплопередачи отопительного прибора. Тепловой расчет отопительных приборов. Расчет площади нагревательной поверхности отопительных приборов.

Требования, предъявляемые к отопительным приборам

Отопительные приборы — один из основных элементов систем отопления — предназначены для теплопередачи от теплоносителя в обогреваемые помещения.

Расход теплоты на отопление каждого помещения определяется по тепловому балансу для поддержания в нем необходимой температуры при расчет­ных зимних условиях. В этих условиях, т. е. при темпера­туре наружного воздуха, расчетной для системы отопления здания, расход теплоты на отопление или теплопотребность помещения Q_n должна компенсироваться тепло­отдачей отопительного прибора Q_np и нагретых труб Q_тр

Q_п= Q_пp + Q_тр

Эта суммарная теплоотдача в помещение, необходимая для поддержания заданной температуры, в системе отопле­ния называется тепловой нагрузкой отопительного прибора.

В тепловую нагрузку Q_п не входят дополнительные теплопотери Q_дoп, обусловленные прогрева­нием ограждающей конструкции в месте установки отопи­тельного прибора, как заранее неизвестные (они зависят от типоразмера прибора).

Следовательно, от теплоносителя в помещение должен передаваться тепловой поток Q_т,превышающий расчетную теплопотребность Q_п на величину дополнительных теплопотерь Q_доп:

Q_т= Q_п + Q_доп

Дополнительные теплопотери Q_доп принято выражать в долях основных теплопотерь.

Каждый отопительный прибор должен иметь определен­ную площадь нагревательной поверхности А_пр, м², рассчитываемую (см. ниже) в со­ответствии с требуемой тепло­отдачей прибора. Для обеспе­чения необходимой теплоот­дачи в прибор должно пос­тупать также определенное количество теплоносителя в единицу времени G, кг/с (кг/ч), называемое расходом тепло­носителя.

К отопительным приборам как к оборудованию, устанав­ливаемому непосредственно в обогреваемых помещениях, предъявляются требования, дополняющие и уточняющие требования к системе отопления:

1 — санитарно-гигиенические — относительно пони­женная температура поверхности; ограничение площади горизонтальной поверхности приборов для уменьшения отложения пыли; доступность и удобство очистки от пыли поверхности приборов и пространства вокруг них;

2 — экономические— относительно пониженная стои­мость прибора; экономный расход металла на прибор, обеспечивающий повышение теплового напряжения ме­талла.

3— архитектурно-строительные — соответствие внеш­него вида приборов интерьеру помещений, сокращение площади помещений, занимаемой приборами. Приборы должны быть достаточно компактными, т. е. их строительные глубина и длина, приходящиеся на единицу теплового
потока, должны быть наименьшими;

4— производственно-монтажные — механизация изго­товления и монтажа приборов для повышения производи­тельности труда; достаточная механическая прочность приборов;

5— эксплуатационные — управляемость теплоотдачи
приборов, зависящая от их тепловой инерции; температуроустойчивость и водонепроницаемость стенок при предельно допустимом в рабочих условиях (рабочем) гидростатическом давлении внутри приборов.

К отопительным приборам предъявляется также в важ­ное для них теплотехническое требование передачи от теплоносителя в помещения через единицу площади наи­большего теплового потока при прочих равных условиях (расход и температура теплоносителя, температура возду­ха, место установки и т. д.).

Всем перечисленным требованиям одновременно удов­летворить невозможно и этим объясняется рыночное разно­образие типов отопительных приборов. При этом каждый их тип в наибольшей степени отвечает какой-либо группе требований, уступая другому в отношении прочих требо­ваний. Например, отопительные приборы для лечебных учреждений соответствуют повышенным санитарно-гигие­ническим требованиям за счет ухудшения других показа­телей.

Классификация отопительных приборов

Все отопительные приборы по преобладающему способу теплоотдачи делятся на три группы.

— радиационные приборы, передающие излучением не
менее 50% общего теплового потока; к первой группе отно­сятся потолочные отопительные панели и излучатели;

— конвективно-радиационные приборы, передающие конвекцией от 50 до 75% общего теплового потока; вторая группа включает радиаторы секционные и панельные, гладкотрубные приборы, напольные отопительные панели;

— конвективные приборы, передающие конвекцией не менее 75% общего теплового потока; к третьей группе принадлежат конвекторы и ребристые трубы.

Вэти три группы входят отопительные приборы пяти основных видов: радиаторы секционные и панель­ные, гладкотрубные приборы (эти три вида приборов имеют гладкую внешнюю поверхность), конвекторы, ребристые трубы (имеют ребристую поверхность). К приборам с реб­ристой внешней поверхностью относятся также калорифе­ры, применяемые для нагревания воздуха в системах воз­душного отопления и вентиляции.

По используемому материалу различают металлические, комбинированные и неметаллические отопительные прибо­ры. Металлические приборы выполняют в основном из серого чугуна и стали (листовой стали и стальных труб). Применяют также медные трубы, листовой и литой алюми­ний и другой металл.

В комбинированных приборах используют теплопро­водный материал (бетон, керамику), в который заделывают стальные или чугунные греющие элементы (панельные ра­диаторы); оребренные металлические трубы помещают в неметаллический (например, асбестоцементный) кожух (конвекторы).

К неметаллическим приборам относят бетонные панель­ные радиаторы, потолочные и напольные панели с заделан­ными пластмассовыми греющими трубами или с пустотами вообще без труб, а также керамические, пластмассовые и тому подобные радиаторы.

По высоте вертикальные отопительные приборы подраз­деляют на высокие (высотой более 650 мм), средние (более 400 до 650 мм) и низкие (более 200 до 400 мм). Приборы вы­сотой 200 мм и менее называют плинтусными.

По глубине в установке (с учетом расстояния от прибора до стены) имеются приборы малой глубины (до 120 мм), средней глубины (более 120 до 200 мм) и большой глубины (более 200 мм).

По величине тепловой инерции можно выделить приборы малой и большой инерции. К приборам малой тепловой инер­ции относят приборы, имеющие небольшую массу материала и вмещаемой воды. Такие приборы с греющими трубами малого диаметра (например, конвекторы) быстро изменяют теплоотдачу при регулировании количества подаваемого теплоносителя. Приборами, обладающими большой тепло­вой инерцией, считают массивные приборы, вмещающие значительное количество воды (например, бетонные или чу­гунные радиаторы). Такие приборы теплоотдачу изменяют сравнительно медленно.

Описание отопительных приборов

Радиатором принято называть конвективно-радиацион­ный отопительный прибор, состоящий либо из отдельных колончатых элементов — секций с каналами круглой или эллипсообразной формы, либо из плоских блоков с каналами колончатой или змеевиковой формы. Секциирадиаторов отливаются из серого чугуна (тол­щина стенки около 4 мм) и могут компоноваться в приборы различной площади путем соединения на резьбовых нип­пелях с прокладками из термостойкой резины или паронита. Несколько секций в сборе называют чугунным сек­ционным радиатором. Наиболее распространены двухколончатые радиаторы средней высоты (монтажная высота h_м=500 мм), хотя имеются радиаторы одно - и много­колончатые, высокие (h_м=1000 мм) и низкие (h_м=300 мм). Секции изготовляют различной строительной глубины; в настоящее время приняты b=90 и 140 мм, и марка радиатора обозначается М-90 или М-140. Длина одной секции бывает 98 и 108 мм, что указывается в обозначении марки (например, МС-90-108 и МС-140-108).

Чугунные секционные радиаторы отличаются значитель­ной тепловой мощностью на единицу длины прибора (ком­пактностью) и стойкостью против коррозии (долговечно­стью). Однако серьезные недостатки вызывают замену этих приборов другими. Чугунные радиаторы металлоемки, производство их тру­доемко, монтаж затруднителен, очистка от пыли неудобна, внешний вид непривлекателен.

Плоские блокирадиаторов свариваются из двух штампо­ванных стальных листов (толщина листа 1,4—1,5 мм), образуя приборы малой глубины (18—21 мм) и различной длины, называемые стальными панельными радиаторами. Панельные радиаторы с плоскими вертикальными каналами колончатой формы сокращенно именуются РСВ (радиаторы стальные вертикальные), с горизонталь­ными последовательно соединенными каналами (змеевико­вой формы) — РСГ-1и РСГ-2 . Радиаторы РСГ-2 бывают двухходовыми и четырехходовыми. Стальные панельные радиаторы отличаются от чугун­ных меньшей массой, увеличенной излучательной способностью (35—40% вместо 30% общего теплового потока). Они соответствуют интерьеру помещений в полносборных зданиях, легко очи­щаются от пыли, их монтаж облегчен, производство механи­зировано. На одних и тех же производственных площадях возможен значительно больший выпуск стальных радиато­ров вместо чугунных.

Распространение стальных радиаторов ограничивается необходимостью применения коррозионностойкой холод­нокатаной листовой стали. При изготовлении из обычной листовой стали срок службы радиаторов сильно сокраща­ется из-за интенсивной внутренней коррозии. Область их применения ограничена системами со специально обрабо­танной (деаэрированной) водой. Их не разрешается также применять в помещениях с агрессивной воздушной сре­дой.

Стальные панельные радиаторы имеют относительно небольшую площадь нагревательной поверхности, из-за чего часто приходится прибегать к установке их в два ряда (на расстоянии 40 мм от одной панели до другой). При этом снижается теплоотдача (примерно на 15%) и затрудняется очистка межпанельного пространства от пыли.

Плоские блоки радиаторов делают также из тяжелого бетона (бетонные отопительные панели), применяя нагре­вательные элементы змеевиковойили реги­стровой формы из металлических и неметал­лических труб. Бетонные панели располагают в наружных ограждающих конструкциях помещений (совмещенные па­нели) или приставляют к ним (приставные панели).

Бетонные панели, особенно совмещенного типа, отве­чают строгим санитарно-гигиеническим, архитектурно-стро­ительным требованиям, отличаются высоким тепловым на­пряжением металла. К недостаткам совмещенных панелей относятся трудность ремонта, большая тепловая инерция, усложняющая регулирование теплоотдачи, увеличение теплопотерь через дополнительно прогреваемые наружные конструкции зданий.

Гладкотрубными называют конвективно-радиационный отопительный прибор, состоящий из нескольких соединен­ных вместе стальных труб, образующих каналы для теп­лоносителя змеевиковой или регистровой формы. В регистре при параллельном соеди­нении горизонтальных труб поток теплоносителя делится с уменьшением скорости его движения. В змеевике трубы соединены последовательно, и скорость движения теплоно­сителя не изменяется по всей длине прибора. Отопительные приборы сваривают из труб D_y=32— 100 мм, располагаемых одна от другой на расстоянии, на 50 мм превышающем их наружный диаметр, для увеличе­ния теплоотдачи излучением.

Гладкотрубные приборы характеризуются высокими значениями коэффициента теплопередачи, их пылесобирающая поверхность невелика и легко очищается от пыли.

Вместе с тем эти толстостенные стальные приборы тя­желы и громоздки, занимают много места, их внешний вид не соответствует современным требованиям, предъявляемым к интерьеру помещений. Их применяют в редких случаях, когда не могут быть использованы отопительные приборы других видов (например, для обогревания световых фона­рей, при значительном выделении пыли в помещении).

Конвектор состоит из двух элементов — трубчато-ребристого нагревателя и кожуха. Кожух декори­рует нагреватель и способствует повышению теплопередачи благодаря увеличению подвижности воздуха у поверхности нагревателя. Конвектор с кожухом передает в помещение конвекцией 90—95% общего теплового потока. Прибор, в котором функции кожуха выполняет оребрение нагревателя, называют конвектором без кожуха.Нагреватель выполняют из стали, чугуна, алюминия и других металлов, кожух — из листовых материалов (стали, асбестоцемента и др.). На рисунке показаны нагреватели со стальными трубами (обычно D_y 20 мм).

Конвекторы обладают сравнительно низкими тепло­техническими показателями, особенно при использовании в двухтрубных системах отопления Конвекторы — приборы малой тепловой инерции.

Ребристой трубой называют конвективный прибор, представляющий собой фланцевую чугунную трубу, наружная поверхность которой покрыта совместно отлитыми тонкими ребрами.

Площадь внешней поверхности ребристой трубы во много раз больше, чем площадь поверхности гладкой трубы таких же диаметра и длины. Это придает отопительному прибору компактность. Кроме того, пониженная темпера­тура поверхности ребер при использовании высокотемпера­турного теплоносителя, сравнительная простота изготов­ления и невысокая стоимость способствуют применению этого малоэффективного в теплотехническом отношении и многометалльного прибора. К не­достаткам ребристых труб относятся также неэстетичный внешний вид, малая механическая прочность ребер и труд­ность очистки от пыли.

Калорифер — компактный прибор значительной пло­щади (от 10 до 140 м2), образованной несколькими рядами оребренных труб. Трубы заключены в кожух с отверстиями для входа и выхода нагреваемого воздуха. В отличие от других отопительных приборов калорифер предназначен в первую очередь для теплопередачи при вынужденной конвекции воздуха, создаваемой вентилятором

Выбор и размещение отопительных приборов

При выборе вида и типа отопительного прибора учиты­вают ряд факторов: назначение, архитектурно-технологи­ческую планировку и особенности теплового режима поме­щения, место и продолжительность пребывания людей, вид системы отопления, технико-экономические и санитарно-гигиенические показатели прибора. Прежде всего, исходят из основной области применения, а также из соответствия санитарно-гигиенических показателей предъ­являемым требованиям.

В отдельных случаях отопительный прибор выбирается на основании специального технико-экономического сопо­ставления нескольких видов; иногда выбор обусловлен наличием прибора определенного типа.

При повышенных санитарно-гигиенических, а также противопожарных и противовзрывных требованиях, предъя­вляемых к помещению, выбирают приборы с гладкой по­верхностью. Как уже известно, это радиаторы и гладкотрубные приборы. Бетонные панельные радиаторы в этом случае, особенно совмещенные со строительными конструк­циями, наилучшим образом способствуют содержанию помещения в чистоте. Стальные панельные радиаторы и гладкотрубные приборы могут быть рекомендованы при менее строгом отношении к гигиене и внешнему виду поме­щения. Чугунные радиаторы допускаются лишь с секциями простой формы (например, типа МС — с гладкими ко­лонками).

При обычных санитарно-гигиенических требованиях, предъявляемых к помещению, можно использовать при­боры с гладкой и ребристой поверхностью. В гражданских зданиях чаще применяют радиаторы и конвекторы, в про­изводственных — радиаторы и ребристые трубы (несколько труб друг над другом) как более компактные приборы, обеспечивающие повышенную теплоотдачу на единицу их длины.

В помещениях, предназначенных для кратковременного пребывания людей (менее 2 ч), можно использовать приборы любого типа, отдавая предпочтение приборам с высокими технико-экономическими показателями.

Благоприятным с точки зрения создания теплового комфорта для людей является обогревание помещения через пол. Теплый пол, равномерно нагретый до темпера­туры, допустимой по санитарно-гигиеническим требованиям (например, в жилой комнате до 26 °С), обеспечивает ровную температуру и слабую циркуляцию воздуха, устраняет перегревание верхней зоны в помещении.

Размещение вертикального отопительного прибора в помещении возможно как у наружной, так и у внутренней стены. На первый взгляд целесообразна установ­ка прибора у внутренней стены помещения — сокращается длина труб, подающих и отводящих теплоноси­тель от прибора (требуется один стояк на два прибора). Кроме того, увеличивается теплопередача такого прибора-радиатора в помещение (примерно на 7% в равных темпе­ратурных условиях) вследствие интенсификации внешнего теплообмена и устранения дополнительной теплопотери через наружную стену. Все же подобное размещение при­бора допустимо лишь в южных районах с короткой и теп­лой зимой, так как оно сопровождается неблагоприятным для здоровья людей движением воздуха с пониженной тем­пературой у пола помещений.

В средней полосе и северных районах целесообразно устанавливать отопительный прибор вдоль наружной стены помещения и особенно под окном.При таком размещении прибора возрастает температура внутренней поверхности в нижней части наружной стены и окна, что повышает тепловой комфорт помещения, уменьшая радиа­ционное охлаждение людей. Поток теплого воздуха при расположении прибора под окном препятствует образова­нию ниспадающего потока холодного воздуха, если нет подоконника, перекрывающего прибори дви­жению воздуха с пониженной температурой у пола помеще­ния. Длина прибора для этого должна быть не менее трех четвертей ширины оконного проема.

Вертикальный отопительный прибор следует размещать, возможно ближе к полу помещения (но не ближе 60 мм от пола для удобства очистки подприборного пространства от пыли).

При значительном подъеме прибора над полом в поме­щении создается охлажденная зона, так как циркуляцион­ные потоки нагреваемого воздуха, замыкаясь на уровне установки прибора, не захватывают и не прогревают в этом случае нижнюю часть помещения.

Чем ниже и длиннее сам по себе отопительный прибор, тем ровнее температура помещения и лучше прогревается его рабочая зона. Примером такого отопительного прибора, улучшающего тепловой режим рабочей зоны помещения, может служить низкий конвектор без кожуха, который из-за малой теплоотдачи на единицу длины размещается фактически по всей длине наружной стены.

Высокий и относительно короткий отопительный при­бор вызывает активный подъем струи теплого воздуха, что приводит к перегреванию верхней зоны помещения и опусканию охлажденного воздуха по обеим сторонам та­кого прибора в рабочую зону.

Способность вертикального отопительного прибора вы­зывать активный восходящий поток теплого воздуха можно использовать для отопления помещений увеличенной вы­соты. Обычно в помещении высотой более 6 м, особенно со световыми проемами наверху, часть отопительных приборов (от 1/4 до 1/3 общей площади) размещают в верхней зоне. Однако при использовании высоких отопительных прибо­ров, например, конвекторов типа КВ-20 или рециркуляционных воздухонагревателей, иногда достаточ­на установка их только в рабочей зоне помещения.

Правило установки отопительного прибора под окном может не соблюдаться в помещении, периодически посе­щаемом людьми на короткое время, или если рабочие места людей в нем удалены от наружного ограждения. Это откло­нение от правила может допускаться, например, в произ­водственном помещении с широким (более 2 м) проходом у окон, в вестибюле и лестничной клетке гражданского зда­ния, складе и тому подобных помещениях. Указанное правило вообще теряет смысл при дежурном отоплении поме­щения в отсутствии людей.

Особое размещение отопительных приборов требуется в лестничных клетках — вертикальных шахтах снизу до­верху здания. Естественное движение воздуха в лестничных клетках в зимний период, усиливающееся с увеличением высоты, способствует теплопереносу в верхнюю их часть и вместе с тем вызывает переохлаждение нижней части, приле­гающей к открывающимся наружным дверям. Частота от­крывания наружных дверей и, следовательно, охлаждение прилегающей части лестницы косвенно связаны с размера­ми здания, и в многоэтажном здании в большинстве случаев выше, чем в малоэтажном. Очевидно, при равномерном раз­мещении отопительных приборов по высоте будет происхо­дить перегревание средней и верхней частей лестничной клетки и переохлаждение нижней части. Таким образом, в лестничных клетках целесообразно располагать отопительные приборы в нижней их части, рядом с входными дверями.

Установка отопительного прибора во входном тамбуре с наружной дверью нежелательна во избежание замерзания воды в нем или в отводной трубе в том случае, если наруж­ная дверь длительное время остается открытой.

Все отопительные приборы располагают так, чтобы были обеспечены их осмотр, очистка и ремонт. Вместе с тем вертикальные металлические приборы редко устанавли­вают открыто у глухой стены (положение, принятое при лабораторных испытаниях образцов новых приборов). Их размещают под подоконниками, в стенных нишах, специаль­но ограждают или декорируют. Если по технологическим, противопожарным или эстетическим требованиям огражде­ние или декорирование прибора необходимо, то теплоотдача укрытых приборов по возможности не должна уменьшаться (или уменьшаться не более чем на 10%). Поэтому конст­рукция укрытия прибора, вызывающая сокращение теплоот­дачи излучением, должна способствовать увеличению кон­вективной теплоотдачи.

Лекция 4

Теплопроводы систем отопления. Классификация и материал теплопроводов. Размещение теплопроводов в здании. Компенсация теплового удлинения труб. Удаление воздуха из системы отопления. Изоляция теплопроводов. Вибрация и шум в системах отопления.

Классификация и материал теплопроводов

Трубы систем центрального водяного и парового отоп­ления предназначены для подачи в приборы и отвода из них необходимого количества теплоносителя; поэтому их называют теплопроводами. Теплопроводы вертикальных систем отопления подразделяют на магистрали, стояки и подводки. Теплопроводы горизонтальных систем, кроме магистралей, стояков и подводок, имеют горизон­тальные ветви.

Движение теплоносителя в подающих (разводящих) и обратных (сборных) магистралях может совпадать по направлению или быть встречным. В зависимости от этого системы отопления называют системами с тупиковым (встреч­ным) и попутным движением воды в магистралях.

В зависимости от места прокладки магистралей разли­чают системы с верхней разводкой), когда подающая (разводящая теплоноситель) магистраль (Т1) расположена выше отопительных приборов; с ниж­ней разводкой, когда и подающая (11), и обратная (Т2) магистрали проложены ниже прибо­ров. При водяном отоплении бывают еще системы с «опро­кинутой» циркуляцией воды, когда подаю­щая магистраль (Т1) находится ниже, а обратная (T2) выше приборов.

Для пропуска теплоносителя используют трубы: ме­таллические (стальные, медные, свинцовые и др.) и неме­таллические (пластмассовые, стеклянные и др.).

Из металлических труб наиболее часто используют стальные шовные (сварные) и редко стальные бесшовные (цельнотянутые) трубы. Стальные трубы изготовляют из мягкой углеродистой стали, что облегчает выполнение изгибов, резьбы на трубах и различных монтажных опе­раций. Стоимость бесшовных труб выше, чем сварных, но они более надежны в эксплуатации и их рекомендуется использовать в местах, не доступных для ремонта.

Широкое применение стальных труб в системах цент­рального отопления объясняется их прочностью, простотой сварных соединений, близким соответствием коэффициента линейного расширения коэффициенту расширения бетона, что важно при заделке труб в бетон (например, в бетонных панельных радиаторах). Перспективно применение гибких стальных труб с защитной пластмассовой оболочкой.

Медные трубы отличаются долговечностью, но они ме­нее прочны и дороже стальных. Термостойкие пластиковые трубы обладают понижен­ным коэффициентом трения, вследствие чего снижается их гидравлическое сопротивление, они не зарастают и не подвержены коррозии. Гибкость пластмассовых труб, про­стота их обработки значительно облегчают монтаж, пони­женная теплопроводность уменьшает теплопотери через их стенки. Внедрение пластиковых труб в отопительную технику ограничивается повышенной стоимостью термо­стойких их видов, которые не размягчаются или не изме­няют свою структуру (не «стареют») при длительном взаи­модействии с теплоносителем.

В системах отопления используют неоцинкованные (черные) стальные сварные водогазопроводные трубы трех типов: легкие, обыкновен­ные и усиленные (в зависимости от толщины стенки). Уси­ленные толстостенные трубы применяют редко — в уни­кальных долговременных сооружениях при скрытой про­кладке. Легкие тонкостенные трубы предназначены под сварку или иакатку резьбы для их соединения при открытой прокладке в системах водяного отопления. Обыкновенные трубы используют при скрытой прокладке и в системах парового отопления.

Размер водогазопроводной трубы обозначается цифрой условного диаметра в мм (например, D_у=20). Водогазопроводная труба D_у 20 имеет наружный диаметр 26,8 мм, а ее внутренний диаметр изменяется в зависимости от тол­щины стенки от 20,4 (усиленная труба) до 21,8мм (легкая труба). Изменение внутреннего диаметра влияет на площадь поперечного сечения «канала» для протекания теплоноси­теля. Поэтому одно и то же количество теплоносителя будет двигаться в трубе одного и того же условного диа­метра с различной скоростью: большей — в усиленной и меньшей — в легкой трубе.

Стальные электросварные трубы выпускают со стенками различной толщины. Поэтому в условном обозначении выбранной трубы указывают наруж­ный диаметр и толщину стенки (если выбрана труба 76 Х 2,8 мм, то это означает, что она имеет наружный диаметр 76 мм, толщину стенки 2,8 мм и, следовательно, внутрен­ний диаметр 70,4 мм). При этом стенку принимают наи­меньшей толщины (по сортаменту труб, выпускаемых за­водами). Стальные трубы, применяемые в системах централь­ного отопления, выдерживают, как правило, большее гидростатическое давление (не менее 1 МПа), чем отопи­тельные приборы и арматура. Поэтому предельно допусти­мое гидростатическое давление в системе водяного отоп­ления устанавливают по рабочему давлению, на которое рассчитаны не трубы, а другой менее прочный элемент (например, отопительные приборы).

Соединение теплопроводов между собой, с отопитель­ными приборами и арматурой может быть неразборным — сварным и резьбовым — и разборным (для ремонта отдель­ных частей) — резьбовым и болтовым. Резьбовое разборное соединение предусматривают в основном у отопительных приборов и арматуры для их демонтажа в случае необхо­димости. Фланцевая арматура крупного размера и чугун­ные ребристые трубы соединяются болтами с контрфлан­цами, привариваемыми к концам стальных труб.

Размещение теплопроводов в здании

Прокладка труб в помещениях может быть открытой и скрытой. В основном применяют открытую прокладку как более простую и дешевую. Поверхность труб нагрета, и теплоотдачу труб принимают в расчет при определении площади отопительных приборов.

По технологическим, гигиеническим или архитектурно-планировочным требованиям прокладка труб может быть скрытой: магистрали переносят в технические помещения (подвальные, чердачные и т. п.), стояки и подводки к ото­пительным приборам размещают в специально предусмот­ренных шахтах и бороздах (штробах) в строительных кон­струкциях или встраивают (замоноличивают) в них. При этом в местах расположения разборных соединений и ар­матуры устраивают лючки. Теплоотдача в помещение труб, проложенных в глухих бороздах стен, значительно меньше (примерно вдвое) теплоотдачи открытых теплопро­водов. Встроенные (как правило, в заводских условиях) подводка или стояк играют роль бетонного отопительного прибора с одиночным греющим элементом и односторонней (в наружной стене) или двусторонней (во внутренней стене, в полу или в перекрытии) теплоотдачей.

При прокладке теплопроводов учитывают предстоящее изменение длины труб в процессе эксплуатации системы отопления. Эксплуатация проходит при изменяющейся температуре теплоносителя (выше 35 °С) и трубы удлиня­ются по сравнению с монтажной их длиной в большей или меньшей степени.

Температурное удлинение нагреваемой трубы — прира­щение ее длины ∆l, м, определяется по формуле:

∆l = α ( t_т - t_н )l

где α - коэффициент линейного расширения материала трубы (для стали при температуре до 150° С близок к 1,2 • 10^-2); t_т —температура теплопровода, близкая к температуре теплоносителя, °С (при расчетах учитывают наивысшую температуру); t_н — тем­пература окружающего воздуха в период производства монтажных работ, °С; l — длина теплопровода, м.

Монтаж труб осуществляют в «коробке» строящегося здания при температуре наружного воздуха, близкой в весенне-осенний период к +5 °С. В зимний период при временном обогревании помещений для удобства отделоч­ных и монтажных работ в строящемся здании поддержи­вают временными средствами температуру также около +5°С.

Если считать t_н =5°С, то формула для стальной трубы (приращение длины ∆l , мм) может быть представ­лена в виде,

∆l =1,2 • 10^-2 ( t_т - 5 )l

удобном для ориентировочных расчетов.

Можно установить, что 1 м 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.

Таким образом, при размещении теплопроводов, осо­бенно при перемещении по ним высокотемпературного теплоносителя, необходимо предусматривать компенсацию усилий, возникающих при удлинении подводок, стояков и магистралей.

Размещение подводки — соединительной трубы между стояком или горизонтальной ветвью и прибором — зависит от вида отопительного прибора и положения труб в системе отопления.

Для большинства приборов подающую подводку, по которой подается горячая вода или пар, и обратную под­водку, по которой охлажденная вода или конденсат отво­дятся из приборов, прокладывают горизонтально (при длине до 500 мм) или с некоторым уклоном (5—10 мм на всю длину). Эти подводки в зависимости от положения продольной оси прибора по отношению к оси труб могут быть прямыми и с отступом, называемым «уткой». Пред­почтение отдают прямой прокладке подводок, так как утки осложняют заготовку и монтаж труб, увеличивают гидрав­лическое сопротивление подводок.

Для унификации деталей подводок и стояков, как из­вестно, используют односторонние горизонтальные под­водки постоянной длины (например, 370 мм) независимо от ширины простенка в здании. При этом стояк однотруб­ной системы размещают на расстоянии 150 мм от откоса оконного проема, а не по оси простенка как при двусто­ронних подводках. Особенно широко применяют унифици­рованные приборные узлы в жилых домах, гостиницах, общежитиях, во вспомогательных зданиях предприятий, где приборы для уменьшения длины подводок допустимо смещать от вертикальной оси оконных проемов по направ­лению к стояку.

Для некоторых отопительных приборов (например, конвекторов напольного типа) подводки могут проклады­ваться снизу вверх с изгибом.

Компенсацию удлинения труб в горизонтальных ветвях однотрубных систем предусматривают путем изгиба под­водок (добавления уток) с тем, чтобы напряжение на изгиб в отводах труб не превышало 80 МПа; в ветвях между каж­дыми пятью—шестью приборами вставляют П-образные компенсаторы, которые рационально размещать в местах пересечения разводящей трубой внутренних стен и перего­родок помещений.

В вертикальных системах отопления подводки к при­борам в большинстве случаев выполняют напрямую, од­нако в высоких зданиях делают специальный изгиб под­водок к приборам для обеспечения беспрепятственного перемещения труб стояка при удлинении.

При длинных гладкотрубных приборах, а также при последовательной установке нескольких приборов другого типа (например, «на сцепке») необходим также специаль­ный изгиб подводок для компенсации температурного уд­линения приборов и труб. Неполная компенсация удлине­ния труб приводит при эксплуатации системы к возникно­вению течи в резьбовых соединениях, а иногда даже к из­лому труб и арматуры.

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. При размещении остальных стояков исходят из необходимости сокращать их число, длину и диаметр труб для экономии металла.

Кроме того, конструкция стояков должна способство­вать унификации деталей для индустриализации процесса заготовки и уменьшения трудоемкости монтажа системы отопления.

Задача размещения стояков неотделима от выбора вида системы отопления для конкретного здания. В общем, одно­трубные системы при выполнении перечисленных рекомен­даций имеют преимущество перед двухтрубными.

Стояки, как и отопительные приборы, располагают преимущественно у наружных стен — открыто (на рас­стоянии 35 мм от поверхности стен до оси труб D_у ≤32 мм) либо скрыто в бороздах стен или массиве стен и перегоро­док. При скрытой прокладке теплопроводов в наружных стенах теплопотери больше, чем при открытой прокладке, поэтому обычно принимаются меры для умень­шения теплопотерь.

Двухтрубные стояки размещают на расстоянии 80 мм между осями труб, причем подающие стояки располагают справа (при взгляде из помещения). В местах пересечения стояков и подводок огибающие скобы устраивают на стояках (а не на подводках), причем изгиб обращают в сторону помещения.

Компенсация удлинения стояков в малоэтажных зда­ниях обеспечивается естественными их изгибами в местах присоединения к подающим магистралям. В более высоких 4—7-этажных зданиях однотрубные стояки изгибают не только в местах присоединения к подающей, но и к обратной магистрали.

В зданиях, имеющих более семи этажей, таких изгибов труб недостаточно и для компенсации удлинения средней части стояков применяют дополнительные изгибы труб с относом отопительных приборов от оси стояка. Иногда используют П-образные компенсаторы, и тогда трубы между компенсаторами в отдельных точках закреп­ляют — устанавливают неподвижные опоры. Для компенсации удлинения каждого этажестояка в однотрубных системах используют изгибы труб с «плечом» при низкотем­пературной воде не менее 200 мм.

В местах пересечения междуэтажных перекрытий трубы заключают в гильзы для обеспечения свободного их дви­жения.

Горизонтальные однотрубные ветви — распределитель­ные поэтажные трубы систем водяного отопления, проме­жуточные между стояками и подводками,— размещают под отопительными приборами у пола на таком же расстоянии от поверхности стен, как и стояки, и без уклона, если обеспечена скорость движения воды в них более 0,25 м/с. Возможна также про