Площади нагревательной поверхности отопительных приборов. Регулирование теплопередачи отопительных приборов. Пуско-наладочное и эксплуатационное регулирование систем отопления.

Основные принципы теплотехнического расчета отопительных приборов.

После выбора вида нагревательных приборов, определения мест их установки и способа присоединения к трубопроводам системы отопления выполняют теплотехнический расчет отопительных приборов.

Теплотехнический расчет приборов заключается в определении площади внешней нагревательной поверхности каждого прибора, обеспечивающий необходимый тепловой поток от теплоносителя в помещение.

Для поддержания в отапливаемом помещении нужной температуры надо, чтобы количество тепла, отдаваемого нагревательными приборами, равнялось теплопотерям помещения.

Т.е. тепловая мощность прибора (его расчетная теплоотдача) определяется теплопотребностью помещения за вычетом теплоотдачи теплопроводов, проложенных в этом помещении.

где, - теплопотребность помещения, т.е. теплопотери, Вт;

- поправочный коэффициент, учитывающий долю теплоотдачи трубопроводы полезную для поддержания заданной температуры воздуха в
помещении;

- при открытой прокладке трубопровода =0,9

- при скрытой прокладке трубопровода = 0,5

- теплоотдача трубопроводов, Вт

определяют по формуле:

где, - теплоотдача 1 м горизонтально и вертикально проложенных труб, Вт/м;

- длина вертикальных и горизонтальных трубопроводов, проложенных в пределах помещения, м.

Теплоотдача (тепловая мощность прибора) пропорциональна его площади нагревательной поверхности, т.е.

Отсюда, площадь нагревательной поверхности прибора, м²

где, - поверхностная плотность теплового потока прибора, Вт/м².

Для теплоносителя пар:

Для теплоносителя вода:

где, - коэффициент теплопередачи прибора, зависит от вида теплоносителя и разности температур
определяется экспериментальным путем и для
каждого вида прибора имеет свое значение.

- температурный напор, 0С

- коэффициент, учитывающий изменение теплоотдачи в зависимости от принятого способа установки прибора (у стены в нише, , под подоконником , у стены с экраном и т.д.)

- коэффициент, учитывающий снижение температуры воды относительно расчетного значения вследствие остывания в трубопроводах.

Поверхность нагрева прибора удобнее вычислять в ЭКМ по формуле:

для водяной системы

, экм

где, - теплоотдача 1 экм прибора, принимается по таблице, в зависимости от , Вт/экм

или рассчитывается по формуле:

Вт/экм

для паровых систем

экм

, напр. коэффициент

- коэффициент, зависящий от схемы подачи воды в приборы.

Температурный напор рассчитывается:

в двух трубных системах отопления:

т.к. температурный перепад в каждом приборе в двухтрубных системах отопления одинаков и равен:

где, - температура воздуха в помещении

- температура на входе в прибор

- температура на выходе из прибора

в однотрубных системах отопления:

ведется расчет при const перепаде в стояках и при варианте, когда учитываются теплопотери трубопровода по длине.

⁰С

где, - коэффициент затекания.

и определяется по формуле:

где, - суммарная теплоотдача нагревательных приборов до расч.

- количество воды, проходящее через стояк.

; и т.д.

Количество секций в приборе рассчитывается:

, шт.

, кг/г

где, - тепловая нагрузка стояка.

Коэффициент теплопередачи отопительного прибора.

Передача тепла от теплоносителя — воды или пара — в помещение происходит через стенку отопительного прибора. Интенсивность теплового потока характеризуется коэффициентом теплопередач. Величина коэффициента теплопередачи выражается плотностью теплового потока на внешней поверхности стенки, отнесенного к разности температуры теплоносителя и воздуха, разделенных стенкой. Термин «плотность» в данном случае применен к количеству тепла, переносимого в единицу времени через единицу площади внешней поверхности отопительного прибора.

Коэффициент теплопередачи отопительного прибора численно равен величине, обратной общему сопротивлению Rпp тепловому потоку от теплоносителя через стенку прибора в помещение

Процесс переноса тепла от теплоносителя в помещение осуществляется: от теплоносителя к стенке прибора — конвекцией и теплопроводностью, через стенку — только теплопроводностью, а от стенки в помещение — конвекцией, радиацией и теплопроводностью. В сложном случае передачи тепла основным явлением, как будет выяснено ниже, преимущественно является конвекция.

Известно также, что коэффициент конвективного теплопереноса в слое воздуха значительно меньше такового в слое воды или пара и поэтому сопротивление внешнему теплообмену у стенки отопительного прибора сравнительно велико. Следовательно, для увеличения теплового потока необходимо развивать площадь внешней поверхности отопительного прибора. В отопительных приборах это выполняется путем создания специальных выступов, приливов и оребрения.

Рассмотрим слагаемые выражения применительно к отопительному прибору с несколько развитой площадью внешней поверхности Fnp по сравнению с площадью внутренней поверхности Fв.

Сопротивление теплообмену у внутренней поверхности, отнесенное к площади внешней поверхности прибора.

Коэффициент теплообмена у внутренней поверхности прибора αв изменяется в широких пределах в зависимости от вида теплоносителя: наибольших значений он достигает при паре; при воде его величина порядка сотен и десятков Вт/(м2-К) определяется в основном скоростью движения и температурой воды.

В емких чугунных и стальных радиаторах передача тепла через пограничный слой часто происходит при незначительной скорости движения воды — около 0,001 м/с.

Коэффициент теплообмена в пограничном слое воды у внутренней поверхности стенки радиатора при этом определяется по уравнению подобия

За определяющую температуру здесь принята средняя температура воды, а за определяющий размер — эквивалентный диаметр. Теплообмен зависит не только от режима течения, который определяется числом Re, и физических свойств воды, характеризуемых числом Рr, но и от естественной конвекции воды (число Gr) и направления теплового потока.

В прямых гладких трубах конвекторов и панелей теплообмен у внутренней поверхности стенки определяется, прежде всего, режимом движения воды.

При движении воды в изогнутых трубах (отводах, змеевиках) возникающий центробежный эффект вызывает так называемую вторичную циркуляцию, и вследствие этого перенос тепла усиливается. Поэтому, значение коэффициента внутреннего теплообмена в изогнутых трубах выше, чем в прямых.

В бетонных отопительных панелях сопротивление теплопроводности слоя бетона заметно отражается на общем сопротивлении теплопередаче прибора. Это сопротивление зависит от диаметра труб d, расстояния между ними — шага труб s, глубины заложения труб h, теплопроводности массива бетона λм, а также различно для панелей с односторонней и двухсторонней теплоотдачей.

У бетонных отопительных панелей неравномерность температурного поля, зависящая от шага греющих труб в массиве панели, влияет на интенсивность конвективного теплообмена на поверхности панели. В частности, для вертикальной греющей панели, по данным исследований, проведенных в ЛИСИ, процесс внешнего конвективного теплообмена может характеризоваться тем же уравнением с введением поправочного коэффициента.

За определяющую температуру здесь принята начальная температура воздуха tв, а за определяющий размер — длина стенки отопительного прибора по направлению потока воздуха или эквивалентный диаметр трубы.

Теплоперенос излучением зависит от материала и формы приборов, размеров, температуры и взаимного расположения отопительных приборов и поверхности ограждений помещения.

Внешняя поверхность некоторых металлических отопительных приборов — конвекторов, ребристых труб, калориферов — имеет специальное стальное или чугунное оребрение прямоугольными или круглыми пластинами. В сложном процессе теплообмена у их наружной поверхности участвуют пластины-ребра и гладкие трубы.

Для отопительных приборов с сильно оребренной поверхностью доля передачи тепла излучением со всей площади внешней поверхности, попадающая в помещение, составляет всего 5—10% общего теплового потока. Поэтому в уравнении главным является конвективный теплообмен.

Существенное влияние на интенсивность конвективного теплообмена у поверхности вертикального ребра отопительного прибора оказывает взаимное направление теплового и воздушного потоков. При нагревании, например, верхнего торца ребра теплообмен конвекцией по вышеупомянутым исследованиям, проведенным в ЛИСИ, протекает на 30% активнее, чем при нагревании нижнего торца, и на 25% интенсивнее, чем при нагревании боковой кромки ребра. Это явление объясняется различием значений температурного напора по высоте ребра.

Подобное же явление отмечается в теплопередаче радиаторов при различных схемах движения воды в них. Однако влияние направления распространения теплового и воздушного потоков сглаживается по мере выравнивания температурного поля на поверхности отопительных приборов, а сам процесс конвективного теплообмена интенсифицируется.

Расчеты для оребренных отопительных приборов показывают, что у чугунных прямоугольных ребристых труб сопротивление теплопроводности самих ребер толщиной 3—5 мм можно не учитывать.

Исследования процесса теплопередачи в водяных конвекторах с кожухом позволили установить, что практически коэффициент теплообмена у их внешней поверхности в условиях естественного движения воздуха может считаться близким к αн=7 Вт/(м2-К) [6 ккал/(ч-м2-°С)].

Доля лучистого теплопереноса у конвекторов с кожухом наименьшая.

На основании изложенного следует повторить в более общем виде вывод, сделанный ранее, о преобладающем влиянии интенсивности теплообмена у внешней поверхности отопительных приборов на величину теплового потока от теплоносителя в помещение и об определяющем значении внешней конвекции в этом процессе для гладких и особенно для оребренных вертикальных приборов.

Коэффициент теплопередачи каждого нового отопительного прибора, помимо предварительного аналитического исследования по приведенным выше зависимостям процессов внутреннего и внешнего теплопереноса теплопроводности, выявляется опытным путем. Экспериментальный путь определения коэффициента теплопередачи выбирается в связи с наличием многих факторов, влияющих на величину коэффициента прямо или косвенно и затрудняющих точное его определение расчетным путем. При экспериментах в большинстве случаев не проводится разделения теплового потока на части, выражающие передачу тепла конвекцией и радиацией.

Основные факторы, определяющие величину коэффициента теплопередачи отопительного прибора, — это конструктивные особенности прибора и условия его эксплуатации.

Конструктивные особенности отопительных приборов, влияющие на внешние условия теплопередачи от теплоносителя в помещение.

Для гладкотрубных приборов коэффициент теплопередачи при уменьшается при увеличении диаметра и числа параллельных труб. Это объясняется уменьшением интенсивности конвективного теплообмена на поверхности верхней части прибора, омываемой воздухом, подогревшимся внизу, и взаимным экранированием поверхностей труб, расположенных близко друг к другу, вследствие чего в помещение попадает только часть излучения.

Уменьшение коэффициента теплопередачи ребристых труб по сравнению с гладкостенными приборами объясняется падением температуры по длине ребра и взаимным экранированием поверхностей смежных ребер, обращенных друг к другу. Коэффициент теплопередачи уменьшается также с увеличением числа ребристых труб, помещенных одна над другой (как и для гладких труб).

У секционных отопительных приборов — радиаторов по тем же причинам на величину Кпр влияют форма и число колонок в секции, расстояние между смежными секциями, глубина и высота секции (чем ниже секция, тем выше Кпр), число секций, но, в общем, значение коэффициента теплопередачи радиаторов всегда выше, чем ребристых труб и конвекторов.

Для конвекторов, кроме отмеченного выше, можно констатировать возрастание интенсивности теплообмена у их внешней поверхности с увеличением высоты ребер до определенного предела (около 130 мм при толщине ребер 1 мм), увеличение Кпр при увеличении высоты кожуха, а также наличие определенных расстояния между ребрами (около 6 мм при ребрах 50X100 мм) и толщины ребер для получения наивысшего значения Кпр.

Коэффициент теплопередачи бетонных отопительных панелей зависит от диаметра и глубины заложения греющих труб в массив бетона, расстояния между смежными трубами, положения (горизонтального или вертикального) панелей и высоты вертикальных и размеров горизонтальных панелей. Увеличению Кпр способствуют уменьшение глубины заделки и расстояния между трубами, уменьшение высоты панелей, а так же увеличение диаметра труб.

Температуру наиболее распространенного теплоносителя — воды принято вычислять при экспериментах как среднеарифметическую между температурой воды, входящей и выходящей из прибора, хотя в действительности средняя температура воды в приборе ниже среднеарифметической. Поэтому температурный напор, вычисляемый при среднеарифметическом значении температуры воды, является относительной расчетной величиной, принимаемой при испытаниях, а затем и при определении необходимой площади нагревательной поверхности конкретного прибора.

Температура другого теплоносителя — пара определяется в зависимости от давления пара в приборе как температура насыщенного пара, этой же температуре равна и температура конденсата в приборе.

Скорость движения воды в приборе зависит от площади его внутреннего сечения и количества воды, протекающей в единицу времени через прибор, т. е. от расхода. Расход воды влияет на равномерность температурного поля на наружной поверхности прибора. Действительно, с увеличением расхода уменьшается степень охлаждения воды в приборе и различие в температуре его отдельных частей, средняя температура поверхности прибора повышается, вследствие чего увеличивается коэффициент теплопередачи.

Можно установить, что в процессе эксплуатации значение коэффициента теплопередачи водяного отопительного прибора (за исключением калорифера) обусловливается, прежде всего, величиной среднего температурного напора и, кроме того, количеством протекающей через него воды

Коэффициент теплопередачи парового отопительного прибора зависит только от температурного напора, который постоянен при определенном давлении пара

Следует еще раз подчеркнуть, что для водяного прибора, особенно емкого, определение коэффициента теплопередачи в зависимости от расхода воды является условным. Расход отражается лишь на температуре воды, выходящей из приборов. В данном случае с расходом воды связывается равномерность внешнего температурного поля приборов.

Результаты экспериментов по определению коэффициента теплопередачи для каждого нового отопительного прибора приводятся к указанным выше зависимостям и могут быть выражены следующими эмпирическими формулами

Кроме рассмотренных двух основных факторов, на коэффициент теплопередачи отопительных приборов влияют другие факторы, названные выше дополнительными.

Среди многочисленных дополнительных факторов можно выделить следующие:

а) место установки отопительного прибора в помещении и конструкция ограждения прибора.

При установке прибора у внутреннего ограждения коэффициент теплопередачи повышается за счет усиления циркуляции воздуха в помещении. Точно также Кпр увеличивается при свободной установке по сравнению с установкой приборов в нишах стен.

б) способ присоединения отопительного прибора к трубам систем водяного отопления.

Характер циркуляции воды в приборе, связанный с местом ее подвода и отвода (вверху или внизу прибора), отражается на равномерности температурного поля на внешней поверхности прибора, а, следовательно, и на величине коэффициента теплопередачи;

в) окраска отопительного прибора.

Состав и цвет краски могут несколько изменять коэффициент теплопередачи. Краски, обладающие повышенной излучательной способностью, увеличивают теплоотдачу прибора, и наоборот. Например, окраска цинковыми белилами повышает теплопередачу чугунного радиатора на 2,2%, нанесение алюминиевой краски, растворенной в нитролаке, уменьшает ее на 8,5%. Терракотовая краска, растворенная в бензине (матовая поверхность), увеличивает теплопередачу радиатора на 0,9%, эта же краска, разведенная на натуральной олифе (блестящая поверхность), уменьшает ее на 1,7%.

Влияние окраски связано также с конструкцией прибора. Нанесение алюминиевой краски на поверхность отопительной панели — прибора с повышенным излучением — снижает теплопередачу на 13%. Окраска конвекторов и ребристых труб незначительно влияет на их теплопередачу.

На значении коэффициента теплопередачи сказываются также качество обработки внешней поверхности, загрязненность внутренней поверхности, наличие воздуха в приборах и другие эксплуатационные факторы.

Эквивалентная нагревательная поверхность прибора.

При разработке новой конструкции отопительного прибора и при изготовлении прибора на заводе всегда проявлялось стремление, с одной стороны, всемерно повысить коэффициент теплопередачи, с другой — увеличить площадь внешней поверхности каждого элемента как измерителя, определяющего объем выпускаемой продукции (даже в ущерб величине коэффициента теплопередачи).

С целью получения единого теплотехнического и производственного показателя в 1957 г. было введено измерение теплоотдающей поверхности всех отопительных приборов в условных единицах площади. За условную единицу площади был принят квадратный метр эквивалентной нагревательной поверхности или, короче, эквивалентный квадратный метр (экм). Такое измерение площади нагревательной поверхности стимулирует выпуск совершенных в теплотехническом отношении приборов

Эквивалентным квадратным метром называется такая площадь теплоотдающей поверхности стандартно установленного отопительного прибора, через которую при средней температуре теплоносителя в приборе 82,5° С в воздух с температурой 18° С передается тепловой поток, равный 506 Вт (435 ккал/ч). За стандартную принимается открытая установка прибора у наружной стены с односторонним присоединением к трубам.

Исчисление площади внешней поверхности любого отопительного прибора в условных единицах и определение для одного и того же элемента прибора (секции, ребристой трубы, конвектора, панели) отношения площади эквивалентной нагревательной поверхности к площади ею физической внешней поверхности - есть сравнение конкретного прибора с эталонным.

Для определения относительного расхода воды в колончатых радиаторах и панелях необходимо знать площадь нагревательной поверхности, которая в вычислениях является искомой величиной. Поэтому выражение должно быть видоизменено, что будет сделано несколько ниже.

Каждая формула для определения плотности теплового потока, передаваемого через 1 экм конкретного отопительного прибора при теплоносителе воде, отражает влияние на тепловой поток, поступающий в помещение, следующих факторов:

а) температурного напора tcp (как и при теплоносителе паре);

б) расхода воды Gnp;

в) дополнительной потери тепла через наружное ограждение в связи с размещением около него прибора (в формулу вводится значение Кпр, уменьшенное на 5% против действительного);

г) схемы движения воды в приборе, обусловленной способом его присоединения к трубам, т. е. местами подачи и отвода воды.

Сопоставление полученных значений плотности теплового потока позволяет оценить тепловую эффективность различных схем подачи и отвода воды при ее относительном расходе, равном единице, для стандартно установленных колончатых радиаторов и панелей: наиболее эффективна схема движения воды сверху — вниз, теплопередача при схеме снизу — вниз сокращается на 10%, а при схеме снизу — вверх — на 22% по сравнению со схемой сверху — вниз.

Выявленная зависимость теплопередачи отопительных приборов от схемы движения воды показывает, что для передачи в помещение равного теплового потока площадь нагревательной поверхности приборов в рассмотренных условиях должна отличаться: площадь получится наименьшей при движении воды в приборе сверху — вниз и наибольшей при подаче воды снизу с односторонним отводом ее вверху. Уменьшение плотности теплового потока при подаче воды в прибор снизу объясняется усилением неравномерности температурного поля его внешней поверхности, связанной с понижением температуры во вторичных контурах циркуляции воды внутри прибора, При односторонней подаче снизу и отводе воды сверху создается наиболее неровное поверхностное температурное поле и в результате значительно сокращается общий тепловой поток от теплоносителя через внешнюю поверхность прибора в помещение.

Лекция 5

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 о