Защитные свойства наружных ограждений. Тепловая мощность системы отопления. Теплоустойчивость ограждений. Влияние воздухопроницания и влажности материалов на теплопередачу через ограждение.

Зимний тепловой режим помещения

В холодный период года ограждения защищают помещение от низких наружных температур и ветра, а система отопления под­держивает в нем определенную температуру.

Постоянство температурной обстановки в помещении должно быть выдержано при наличии холодных поверхностей наружных ограждений и нагретых поверхностей приборов системы отопления. Холодные и нагретые поверхности вызывают конвективные воздуш­ные потоки и являются источниками с «положительного» и «отрица­тельного» излучения, которые тем интенсивнее, чем больше разности температур. Температура наружного воздуха непрерывно изменяется. Следом за ней изменяются температуры поверхностей в помещении. Наибольшие разности температур будут наблюдаться в самые су­ровые периоды зимы, Если наружные ограждения и система отопле­ния обеспечат удовлетворительные условия в помещении в этот от­резок времени, то они смогут поддержать необходимые условия и в течение всей зимы.

Интенсивные токи холодного воздуха, потеря тепла излучением или, наоборот, чрезмерное количество, излучаемого тепла создают у людей, находящихся в помещении, ощущение неприятного пере­охлаждения или перегрева. Такая обстановка в помещении может привести к простудным и другим заболеваниям.

Решая задачу отопления помещения, необходимо рассчитать ог­раждения и обогревающие устройства так, чтобы они обеспечивали требуемые тепловые условия в обслуживаемой (рабочей) зоне в те­чение всего отопительного периода.

Защитные свойства наружных ограждений

Ограждения здания должны обладать требуемыми теплозащит­ными свойствами и быть в достаточной степени воздухо- и влаго­непроницаемыми.

Теплозащитные свойства наружных ограждений определяются двумя показателями: величиной сопротивления теплопередаче R₀ и теплоустойчивостью, которую оценивают по величине характе­ристики тепловой инерции ограждения D. Величина R₀ определяет сопротивление ограждения передаче тепла в стационарных ус­ловиях, а теплоустойчивость характеризует сопротивляемость ог­раждения передаче изменяющихся во времени периодических теп­ловых воздействий.

В зимних условиях теплозащитные свойства ограждений принято характеризовать в основном величиной R₀, а в летних — также их теплоустойчивостью. Это объясняется тем, что для зимы характерны устойчивые температуры вне здания и постоянные внутренние тем­пературы, которые обеспечивает система отопления. Летом харак­терны периодические суточные изменения наружной температуры и солнечной радиации, внутри здания температура обычно не ре­гулируется.

Наиболее важным является определение расчетного сопротивле­ния теплопередаче R₀ основной части (глади) конструкции ограж­дения, с которого обычно и начинают теплотехнический расчет ограждения. Необходимым является условие, при котором R₀ долж­но быть равно или больше минимально допустимого по санитарно-гигиеническим соображениям (требуемого) сопротивления R_{0 тр.}, теплопередаче:

R₀> R_{0 тр.}

Однако этого условия недостаточно, так как при определении R₀ должны учитываться также технико-экономические показа­тели. Если оказывается, что экономически оптимальное сопротив­ление R_{0 опт} теплопередаче ограждения больше R_0тр, то расчетное сопротивление должно определяться по условию:

R_{0 опт}> R_{0 тр.}

В этом случае сопротивление R₀ больше минимально допустимого и целесообразнее в экономическом отношении.

После определения R₀ глади ограждения необходимо проверить теплозащитные свойства элементов конструкции (стыки, углы, вклю­чения). Необходимым и достаточным условием этого расчета явля­ется отсутствие выпадения конденсата на внутренней поверхности конструкции.

Для расчета теплопотерь и тепловых условий в помещении часто кроме R₀ необходимо рассчитывать приведенное сопротивление R_{0 пр.} теплопередаче ограждения.

Для зданий, расположенных в южных районах, дополнительно проверяют теплоустойчивость ограждений в расчетных летних усло­виях. Недостаточную теплоустойчивость ограждения для зимнего периода учитывают увеличением его сопротивления теплопередаче при расчете R_{0 тр}.

Для заполнения оконных и дверных проемов теплозащитные свой­ства регламентируются только сопротивлением теплопередаче конструкции, которое должно быть не ниже установленного СНиПом. Допустимая воздухопроницаемость окон, дверей, стыков конструк­ций, стен и перекрытий здания определяется нормируемым сопротив­лением R_н.тр. воздухопроницанию, расходом воздуха, дополнитель­ными затратами тепла, понижением температуры поверхности конст­рукции при инфильтрации.

Влагозащитные свойства ограждения должны исключать пере­увлажнение материалов атмосферной влагой и за счет диффузии во­дяных паров из помещения. Процессы передачи тепла, фильтрации и переноса влаги взаимосвязаны, и одно явление оказывает влияние на другое, поэтому определение сопротивлений тепло -, воздухо - и влагопередаче должно проводиться, как общий расчет защитных свойств наружных ограждений здания.

Оптимальное сопротивление теплопередаче ограждения.

В настоящее время в строительстве широко распространены де­шевые и эффективные теплоизоляционные материалы. Применяя их, часто оказывается выгоднее делать ограждение более утепленным, чем это необходимо по санитарно-гигиеническим требованиям. Эко­номически оптимальное сопротивление теплопередаче ограждения оказывается больше требуемого R_{0 тр.}, и конструкцию сле­дует выбирать по условию (95). Определение R_{0 опт} является сложной технико-экономической задачей, которая, однако, может быть решена аналитически с учетом некоторых упрощающих предпосылок.

Экономической характеристикой, определяющей рациональность конструктивного решения, является величина приведенных затрат А, руб./м²:

А = К+ЭТ,

где К — капитальные затраты на ограждение и сопряженные с ним системы отопления и охлаждения помещения, зависящие от сопро­тивления теплопередаче ограждения, руб./м²; Э — эксплуатационные расходы, которые складываются в основном из стоимости теряемого через ограждение тепла (холода) и затрат на восстановление и ка­питальный ремонт ограждения и сопряженных систем, руб./м² в год; Т — нормативный срок окупаемости дополнительных капитальных вложений, равный 8,33 годам.

Наиболее целесообразной в экономическом отношении будет та­кая теплозащита, ограждения, для которой приведенные затраты будут минимальными.

Оптимальное сопротивление должно быть определено с учетом затрат на систему отопления и отчислений на амортизацию и текущий ремонт. В расчете должны быть учтены затраты на системы кондиционирования, а также стоимость холода, который расходуется летом на ассимиляцию тепла, поступающего через ограждение. С учетом некоторых упрощающих предпосылок формула оптимального сопротивления при круглогодичном обеспечении системами заданного микроклимата в помещениях жилых и общественных зданий может быть записана в виде:

где характеристики с индексом «с. к.» относятся к системе летнего кондиционирования; t_усл. ₀ — расчетная наружная температура для летнего периода (средняя условная температура расчетных суток),

t _{в. л} — температура в помещении летом; t_усл. _охл и n_охл — средняя условная температура и продолжительность охла­дительного периода (период работы системы охлаждения помещения); S_x — стоимость холода руб./Дж (руб./ккал), S_с.о.- изменение затрат на систему отопления при изменении ее мощности на 1 Вт; С_{С. о.}, С_огр. – ежегодные отчисления на амортизацию и текущий ремонт от капитальных затрат на систему отопления и ограждение, 1/год; S_т – стоимость теряемого через ограждение тепла руб.../Дж; t_о.п. и n _о.п. – температура и продолжительность отопительного периода, ч/год; S_из.- стоимость изоляции в конструкции ограждения, руб./м³

Определение наибольших потерь тепла помещением

Наибольшие потери тепла помещением определяют установочную мощность системы отопления. В общем виде потребность в дополни­тельном тепле от системы отопления Q_от возникает при положи­тельном значении величины теплового баланса:

Q_от = Q_огр + Q_и – Q_тех – Q_с.р

где Q_огр — теплопотери помещением за счет теплопередачи через наружные ограждения; Q_и — расход тепла на нагрев инфильтрующегося наружного воздуха; Q_тех — внутренние (технологические и бытовые) тепловыделения, Q_с.р — теплопоступления за счет солнечной радиации.

Потери тепла через отдельные ограждения определяют по формуле:

где R_0пр — приведенное сопротивление теплопередаче ограждения, n— коэффициент, уменьшающий расчетную разность температур (t_в–t_н); F — пло­щадь ограждения; η — коэффициент, учитывающий дополнительные теплопотери через ограждение.

Величина расчетных теплопотерь через отдельные ограждения будет соответствовать коэффициенту обеспеченности К_об, с учетом которого выбрано значение t_н в формуле (99). Наружные ограждения в помещении имеют различную тепло­устойчивость. Через ограждение с малой теплоустойчивостью (окна, легкие конструкции) теп­лопотери при похолодании будут резко возрастать, практически следуя во вре­мени за изменением темпе­ратуры наружного возду­ха. Через теплоустойчивые ограждения потери тепла при похолодании возрас­тут немного, и во времени эти изменения будут зна­чительно отставать от на­ружной температуры. Мак­симальные потери тепла помещением в расчетных условиях не будут равны сумме потерь через отдель­ные ограждения. Сложение необходимо провести с уче­том сдвига во времени теп­лопотерь через отдельные ограждения.

В период резкого похолодания, как показывают расчеты и наб­людения, теплопотери через окна составляют до 80% от об­щих потерь. Основываясь на этих данных, можно также считать, что наибольшие потери тепла помещением Q_пом совпадают во времени с наибольшими теплопотерями через окна. Окна практи­чески не обладают тепловой инерцией, поэтому момент времени и величина наибольших теплопотерь через них практически совпа­дают во времени и по величине с минимальной наружной темпера­турой. Величину Q_пом в связи с этим удобно определить в виде:

Q_пом = Q_ок + Q_i

где Q_ок — наибольшие теплопотери через окна (безынерционные ограждения), определяемые по формуле (99) при t_н = t_но— а_tн ; Q_i — сумма теплопотерь через прочие теплопередающие ограж­дения помещения в момент наибольших теплопотерь через окна. Величина Q_i для теплоустойчивого ограждения равна:

Q_i = Q_iо + ∆Q_i

Где Q_iо — теплопотери в начале периода резкого похолодания при t_н = t_но по формуле (99); ∆Q— дополнительные теплопотери, соответствующие наружной температуре в момент наибольших теплопотерь через окна.

При определении установочной тепловой мощности системы отоп­ления по СНиПу теплопотери через отдельные ограждения расчиты­вают при t_н = t₅. Из предыдущего рассмотрения теплового режима ограждения в период резкого похолодания видно, что определенная по рекомендациям норм потеря тепла за счет теплопередачи может заметно отличаться от максимальных (для принятого К_об) значений.

Необходимое количество тепла на нагрев инфильтрующегося в помещение наружного воздуха определяется по формуле:

Q_и = L_и c ρ_н (t_в–t_н)A

где L_и — часовой объем инфильтрующегося наружного воздуха; с — массовая теплоемкость воздуха; ρ_н — плотность наружного воз­духа; А — коэффициент, учитывающий влияние встречного тепло­вого потока (экономайзерный эффект).

В случае отсутствия компенсации вытяжного воздуха подогретым приточным воздухом часовой расход инфильтрующегося наружного воздуха определяется нормируемым по санитарно-гигиеническим ус­ловиям воздухообменом.

Для наиболее точного расчета величины Q_и количество инфильтрующегося воздуха L_и необходимо рассчитывать с учетом фактиче­ского воздухообмена в здании.

Внутренние теплопоступления складываются из поступлений тепла от электропотребляющих источников, приборов для приготовления пищи, системы горячего водоснабжения, людей. Существующими нор­мами (применительно к жилым зданиям) теплопоступления оцени­ваются величиной порядка 20,9 В (18 ккал/ч) на 1 м² площади по­мещения. Однако, в расчете отопительной нагрузки следует учитывать, что часть этого тепла расходуется на некоторый догрев воздуха по­мещения от допустимой (расчетной для системы отопления) темпе­ратуры до оптимальной, а также на неизбежный перегрев уходящего вентиляционного воздуха.

В настоящее время при определении расчетной отопительной на­грузки нормы не учитывают теплопоступления за счет солнечной ра­диации. Однако, на тепловой баланс помещений, а, следовательно, и на режим работы отопления они оказывают существенное влияние, что особенно важно при определении текущей отопительной нагрузки, выборе схем и режима регулирования системы отопления.

Точный учет возможных теплопоступлений в помещения является дополнительным резервом для уменьшения тепловой нагрузки сис­темы отопления и экономии тепла. Способы определения расчетных теплопотерь и соответствующие расчетные приемы подробно рассмат­риваются в курсе «Отопление».

Обогрев помещения

Отопительный прибор передает тепло от теплоносителя сис­темы отопления обогреваемому помещению. Его конструкция, способ установки и присоединения к системе отопления должны всесторонне оцениваться по теплотехническим, экономическим, техническим и эстетическим показателям. Для этого определяют количество затра­чиваемого на обогрев помещения тепла, оптимальные формы прибора, доли отдаваемого им конвективного и лучистого тепла и оценивают степень оптимальности микроклимата, создаваемого нагревательным прибором.

Использование прибора той или иной конструкции и его установ­ка в различных местах помещения не должны приводить к заметному перерасходу тепла. Показателем, оценивающим эти свойства, является отопительный эффект прибора. Он показывает отношение количества отдаваемого прибором тепла для создания в помещении заданных тепловых условий к расчетным потерям тепла.

Считается, что наилучшим отопительным эффектом обладают панельно-лучистые приборы, установленные в верхней зоне помещения или встроенные в конструкцию потолка. У таких приборов отопительный эффект равен 0,9—0,95, т. е. теплоотдача потолочных панелей-излучателей может быть даже несколько ниже расчетных теплопотерь помещения, без ухудшения комфортности внутренних условий. У нагретой поверхности пола отопительный эффект равен ~ 1,0.

Наиболее распространенные приборы-радиаторы обычно устанав­ливают в нишах или около поверхности наружной стены. Поверхность за радиатором перегревается, и тепло бесполезно теряется через эту часть наружной стены Отопительный эффект радиаторов оценивают величиной 1,04—1,06. Лучше радиатора оказываются конвек­торы, располагаемые вдоль наружной стены Отопительный эффект, например, плинтусного конвектора равен 1,03. Подоконная панель, встроенная в конструкцию наружной стены, имеет заметные бес­полезные потери тепла и ее отопительный эффект равен 1,1.

Комфортность тепловой обстановки в помещении зависит не толь­ко от количества поступающего тепла, но и от места установки на­гревательного прибора в помещении, а также его геометрии. Нагре­вательные приборы, компенсируя теплопотери, должны также вы­полнять роль локализаторов источников холода в помещении. Поэтому, нагретая поверхность прибора и струя теплого воздуха над ним должны предупредить радиационное переохлаждение и попадание холодных токов воздуха в обслуживаемую зону помещения.

Идеальным в этом отношении является решение, когда все наруж­ные ограждения равномерно обогреваются и в помещении отсутству­ют охлажденные поверхности.

Хорошие тепловые условия в помещении создают приборы, рас­положенные под окнами вдоль наружной стены. В этом случае об­служиваемая зона и особенно область у пола помещения, которая особенно подвержена переохлаждению ниспадающими токами воз­духа, защищается в тепловом отношении наиболее эффективно

В детских яслях и садах желательно устраивать обогреваемый пол или применять плинтусные приборы, равномерно обогревающие по периметру всю нижнюю зону помещения. Специальные теплые дорожки делаются в помещении бассейнов Обогрев пола желателен в вестибюлях и переходах. В промышленных цехах необходим спе­циальный подогрев холодных перекрытий и фонарей, который должен предупредить образование «падающих» в рабочую зону токов холодного воздуха. В верхней зоне помещения располагают приборы-излучатели, которые подвешивают в виде лент на некотором расстоя­нии от потолка. Излучением тепла они равномерно обогревают рабочую зону. Конвективная составляющая их теплоотдачи нагревает воздух и компенсирует теплопотери перекрытия, предупреждая образование холодных токов воздуха.

В помещениях небольшой глуби­ны, когда расстояние от наружных стен до противоположной внутренней стены невелико, приборы можно рас­полагать у внутренних стен. Система отопления в этом случае оказывается компактной.

Оценка эффективности обогрева помещения при различных нагревательных приборах может быть приближенно дана по распределению температуры по высоте помещения. Образование тепловой подушки у потолка и перегрев верх­ней зоны помещения увеличивают по­тери тепла. Наилучшим является обо­грев при равномерном распределении температуры по высоте.

Лекция 3

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