Тепловая мощность отопительных приборов

При меньшем числе секций коэффициент теплопередачи относительно повышается благодаря влиянию усиленного теплового потока крайних секций, торцы которых свободны для теплообмена излучением с помещением, поэтому размеры радиатора могут быть несколько сокращены. При большем числе секций влияние крайних секций на коэффициент теплопередачи уменьшается, и размеры радиатора должны быть несколько увеличены.

Для типов радиаторов с площадью одной секции 0,25 м² (в том числе для эталонного радиатора) коэффициент µ₃ определяют по формуле:



µ₃ = 0,92 + 0,16 /А_р.

Расчетное число секций по формуле (µ₃ = 0,97 + 0,06 / А_р) редко получается целым. При выборе целого числа секций радиатора допускают уменьшение расчетной площади А_р не более чем на 5% (но не более чем на 0,1 м²). Так поступают с целью ограничения отклонения от расчетной температуры в помещении (обычно приемлемо понижение на 1 °С в гражданских и на 2 °С в производственных зданиях). Поэтому, как правило, к установке принимают большее ближайшее число секций.

Если в наружной стене имеется подоконная ниша, то длина радиатора должна быть меньше ее длины, по крайней мере, на 400 мм при прямой подводке труб (600 мм -- при подводке с уткой). Лишние секции выделяют в самостоятельный радиатор.

Длина стальных панельных радиаторов определяется размерами выпускаемых марок, а не получается в результате набора стандартных элементов, как при расчете секционных радиаторов. Для увеличения площади отопительного прибора, если это необходимо, отдельные марки одноблочных панельных радиаторов (например, типа РСВ или РСГ) могут объединяться в блоки, включающие две параллельно расположенные панели.

Если к установке предназначен панельный радиатор определенной площади а (м²), то число таких радиаторов, размещаемых в помещении открыто определяется по формуле:

N = A_p/ a₁

При применении двухрядных блоков их расчетную площадь А_р увеличивают, принимая соответственно пониженный коэффициент теплопередачи по сравнению с коэффициентом для однорядной установки радиатора.

Длина конвекторов с кожухом также определяется размерами выпускаемых полностью готовых приборов.

Число элементов конвекторов без кожуха или ребристых труб в ярусе по вертикали и в ряду по горизонтали определяют по формуле:

N = A_p/ (na₁)

где n - число ярусов и рядов элементов, составляющих прибор;

-a₁- площадь одного элемента конвектора или одной ребристой трубы принятой длины, м².

Предполагаемое число ярусов и рядов элементов, а также схему соединения их между собой следует заранее учитывать при определении расчетной площади отопительного прибора (с последующей проверкой).

Длина греющей трубы 1, м, в ярусе или в ряду гладкотрубного прибора составит:

l =А_рµ₄/(na₁),

где µ₄ - поправочный коэффициент, учитывающий наличие декоративного укрытия труб;

-n - число ярусов или рядов греющих труб, составляющих прибор;

-а₁ - площадь 1 м открытой горизонтальной трубы принятого диаметра, м²/м.

При округлении дробного расчетного числа элементов или приборов до целого числа допустимо, как и для радиаторов, уменьшать А не более чем на 5% (но не более чем на 0,1 м²).

Правильный расчет мощности отопительных приборов гарантирует комфортные температурные условия для пребывания людей.



Глава 2. Расчет мощности отопительного прибора

Определение числа секций чугунного радиатора

Определим число секций чугунного радиатора типа М-140А, устанавливаемого на верхнем этаже у наружной стены без ниши под подоконником (на расстоянии от него 40 мм) в помещении высотой 2,7 м при Q_n=1410 Вт и t_в=18 °С, если радиатор присоединяется к однотрубному проточно - регулируемому стояку D_y20 (с краном типа КРТ на подводке длиной 0,4 м) системы водяного отопления с верхней разводкой при t_г = 105°С и расходе воды в стояке G_ст= 300 кг/ч. Вода в подающей магистрали охлаждается до рассматриваемого стояка на 2°С.

Определяем среднюю температуру воды в приборе:

t_ср = (105-2) -0,514101,061,023,6/(4,187300) = 100,8°С

Плотность теплового потока радиатора при µ t_ср = 100,8 - 18 = 82,8°С (изменение расхода воды в радиаторе от 360 до 300 кг/ч практически не влияет на q_np):

Q_пр= 650(82,8/70)1+0,3 = 809 Вт/м²

Теплоотдача вертикальных (lв = 2,7 - 0,5 = 2,2 м) и горизонтальных (1г = 0,8 м) труб D_y20 по формуле:

Q_тр=q_вl_в+q_гl_г Q_тр= 932,2 + 1150,8 = 296 Вт

Расчетная площадь радиатора определяется по формулам:



A_p= Q_np/q_np и Q_пp= Q_п -µ_трQ_тр

р= (1410 - 0,9296) /809= 1,41 м²

Расчетное число секций радиатора М-140А при площади одной секции 0,254 м² (µ₄=1,05, µ₃ = 0,97 + 0,06 / А_р) µ₃ = 0,97 + 0,06 / 1,41= 1,01 определяется по формуле:

N = (1,41/0,254)(1,05/1,01) = 5,8 секции

Принимаем к установке 6 секций.

2.Определение марки устанавливаемого отопительного прибора

Определяем марку открыто установленного настенного конвектора с кожухом типа КН-20к "Универсал-20" малой глубины (однотрубный стояк - проточный, т.е. без крана у прибора).

Определяем средняя температура воды в приборе:

t_cp=(105 -2) -0,5*1410*1,04*1,02*3,6/(4,187*300) = 100,9°С

Номинальная плотность теплового потока для конвектора "Универсал-20" составляет 357 Вт/м².

В нашем случае µ t_cp= 100,9 -18 = 82,9°С (больше 70°С) и G_np=300 кг/ч (меньше 360 кг/ч). Поэтому пересчитываем значение плотности теплового потока конвектора по формуле:

q_пр = q_ном(µt_ср/70)¹⁺ⁿ(G_пр/360)^p

q_np= 357(82,9/70)1+0,3(300/360)0,07 = 439 Вт/м²

Теплоотдача вертикальных (l_в=2,7 м) и горизонтальных (1_г=0,8 м) труб D_y20 определяем по формуле:



Q_тр=q_вl_в+q_гl_г

Q_тр= 932,7 + 1150,8 = 343 Вт

Расчетная площадь конвектора определяется по формулам:

A_p= Q_np/q_np и Q_пp= Qп-µ_трQ_тр

А_р=(1410 - 0,9343)/439 = 2,51 м²

Принимаем к установке один концевой конвектор "Универсал-20" с кожухом малой глубины марки КН 230-0,918к площадью 2,57 м² (длина кожуха 845 мм, монтажный номер У5).

3.Определение длины и числа ребристых чугунных труб

Определим длину и число ребристых чугунных труб, устанавливаемых открыто в два яруса, в системе парового отопления, если избыточное давление пара в приборе 0,02 МПа (t_нac= 104,25 °С), t_в=15 °С,

Q_п=6500Вт, Q_тр= 50Вт.

Разность температуры определяем по формуле:

µt_н=t_нас-t_в

µt_н=104,25-15=89,25°С

Плотность теплового потока отопительного прибора получим при коэффициенте теплопередачи ребристых чугунных труб, установленных одна над другой, к=5,8 Вт/(м²°С):

q_np=k_npµt_н= 5,8-89,25 =518Вт/м²



Расчетная площадь прибора из ребристых труб по формуле:

A_p=Q_np/q_np

А_р= (6500-0,9350)/518 = 11,9 м²

Число ребристых труб в одном ярусе, задаваясь длиной выпускаемых труб 1,5 м, имеющих площадь нагревательной поверхности 3,0 м², получим по формуле:

N = A_p/ (na₁)

N= 11,9/(23,0) = 2 шт.

Принимаем к установке в каждом ярусе по две последовательно соединенных чугунных ребристых трубы длиной 1,5 м. Общая площадь нагревательной поверхности отопительного прибора из четырех ребристых труб:

А = 3,022 = 12,0 м²

На основе проведённого расчёта установили число секций, марку, длину и число ребристых труб устанавливаемого чугунного радиатора.



Список литературы

1.Сибикин Ю.Д. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха: учеб. Пособие для студ. сред. проф. образования / Ю.Д. Сибикин. - 5-е изд., стер. - М. : Издательский центр "Академия", 2008. - 304с.

2.Соколов Б.А. Котельные установки и их эксплуатация: учебник для нач. проф. образования / Б.А. Соколов. - 4-е изд., стер. - М.: Издательский центр "Академия", 2009. - 432с.

3.ГОСТ 30494-96 "Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях"

4.СНиП 2.04.05-91 "Отопление, вентиляция и кондиционирование"

5.http://www.cm-rnd.ru/arts/heating/heating.html

6.http://garantgroup.org/otopleniya

7.http://www.bibliotekar.ru/spravochnik-138-otoplenie/37.htm

8.http://www.rosteplo.ru/Tech_stat/stat_shablon.php?id=289

9.http://enginerishka.ru/otoplenie/razmeshhenie-otopitelnyx-priborov.html

10.http://www.atlas-yakutia.ru/weather/climate_russia-VIII.html

11.http://teplo.kr-company.ru/glav/otoplenie/dopolnitelnaya_informaciya/klassifikaciya_sistem_otopleniya/

12.http://www.bibliotekar.ru/spravochnik-138-otoplenie/6.htm

13.http://www.bibliotekar.ru/spravochnik-138-otoplenie/37.htm

14.http://www.mukhin.ru/stroysovet/vo/09.html

15.http://www.bibliotekar.ru/spravochnik-138-otoplenie/index.htm

16.http://www.bibliotekar.ru/spravochnik-138-otoplenie/34.htm

17.http://remont-pro.net/otoplenie/kakie-trubi-dlya-otopleniya-luchshe



Глоссарий

Система отопления - техническая система для обогрева помещений в холодное время года.

Отопительный прибор - прибор для обогрева помещений путем отдачи тепла теплоносителем (водой, воздухом, паром), циркулирующим в системе отопления.

Циркуляционный насос - насос, который обеспечивает циркуляцию теплоносителя в системе отопления.

Тепловая мощность -- количество тепловой энергии, которое может быть произведено источниками тепловой энергии или передано по тепловым сетям за единицы времени.

Теплогенератор -- источник теплоты, в котором для нагрева теплоносителя, направляемого потребителю, используется теплота, выделяющаяся при сгорании топлива или образующаяся за счет преобразования электрической энергии.

Теплоноситель -- вещество, с помощью которого производится передача тепловой энергии с последующим ее преобразованием в другие виды энергии.



Приложение 1

Виды систем отопления



Приложение 2

Способ расположения труб, соединяющих отопительные приборы



Приложение 3

Способ расположения систем отопления в зависимости от места прокладкимагистрали



Приложение 4



Приложение 5



Приложение 6



Приложение 7

Основные конструктивные элементы системы отопления



Виды отопительных труб



Приложение 8

Характеристика современных отопительных радиаторов



Приложение 9

Виды отопительных приборов

Отопительные приборы с гладкой поверхностью

Отопительные приборы с ребристой поверхностью



Приложение 10

Варианты расположения радиаторов в помещении



Эффективность вариантов размещения радиатора

Способ размещения	Падение теплоотдачи
За декоративным экраном (закрывает радиатор спереди и сверху) со щелями 100 мм снизу и сверху	на 10-12%
В глубокой нише под подоконником	на 5%
Одна батарея над другой	на 5%
За эффективным экраном	Увеличение теплоотдачи на 5%

Размещено на Allbest.ru