Отопительные приборы систем водяного и парового отопления
Отопительные приборы систем водяного и парового отопления
Отопительные
приборы систем водяного и парового отопления
1. Современные
требования, предъявляемые к отопительным приборам
Отопительные
приборы являются основным элементом системы отопления и должны отвечать
определенным теплотехническим, санитарно-гигиеническим, технико-экономическим,
архитектурно-строительным и монтажным требованиям.
Теплотехнические
требования заключаются в основном в том, что отопительные
приборы должны хорошо передавать теплоту от теплоносителя (воды или пара)
отапливаемым помещениям, т.е. чтобы коэффициент теплопередачи их был как можно
выше, не менее 9— 10 Вт/(м2-К), учитывая, что для современных
конструкций отопительных приборов он находится в пределах 4,5—17 Вт/(м2-К).
Санитарно
гигиенические требования, предъявляемые к отопительным
приборам, заключаются в том, чтобы конструкция и форма (вид) их поверхности не
приводили к скоплению пыли и позволяли ее легко удалять.
Технико-экономические
требования следующие: минимальная заводская стоимость;
минимальный расход металла; соответствие конструкции прибора требованиям
технологии их массового производства; секционность, позволяющая компоновать
прибор с требуемой площадью поверхности нагрева.
Критерием
для теплотехнической и технико-экономической оценки металлических отопительных
приборов служит тепловое напряжение металла прибора М, Вт/(кг-К),
что представляет отношение величины теплового потока прибора при разности
средних температур поверхности прибора и окружающего воздуха помещения в 1С,
отнесенной к мacсe
металла прибора:
M= Qnp
/G t
(8.1)
где
Qnp — количество теплоты,
отдаваемой прибором, Вт; G
— масса прибора, кг; А/ — разность средних температур поверхности прибора и
окружающего воздуха (tПр—tв).
Чем
больше тепловое напряжение металла отопительного прибора, тем он выгоднее.
Современные приборы работают с тепловым напряжением металла 0,19— 1,6
Вт/(кг-К).
Архитектурно-строительные
требования включают сокращение площади, занимаемой
отопительными приборами, и обеспечение их приятного внешнего вида. Для
выполнения этих требований отопительные приборы должны быть компактны, с
легкодоступной для осмотра и очистки от пыли поверхностью, должны
соответствовать интерьеру помещения.
Монтажные
требования отражают прежде всего необходимость повышения
производительности труда при изготовлении и монтаже отопительных приборов.
Конструкция их должна благоприятствовать автоматизации производства и быть
удобной в монтаже. Приборы должны быть прочными, удобными для транспортировки и
монтажа, а их стенки паро- и водонепроницаемыми, температуроустойчивыми.
Большое
многообразие видов и типов отопительных приборов объясняется тем, что всем
рассмотренным требованиям одновременно удовлетворить очень сложно.
2.
Виды и конструкции отопительных приборов и их технико-экономические показатели
Отопительные
приборы, применяемые в системах центрального отопления, подразделяются: по
преобладающему способу теплоотдачи — на радиационные (подвесные панели),
конвективно-радиационные (приборы с гладкой внешней поверхностью) и
конвективные (конвекторы с ребристой поверхностью и ребристые трубы); по виду материала
— на приборы металлические (чугунные из серого чугуна и стальные из листовой
стали и стальных труб), малометаллические (комбинированные) и неметаллические
(керамические радиаторы, бетонные панели с заделанными стеклянными или
пластмассовыми трубами или с пустотами, вообще без труб и др.); по характеру внешней
поверхности — на гладкие (радиаторы, панели,гладкотрубные приборы),
ребристые (конвекторы, ребристые трубы, калориферы).
Рассмотрим
основные виды отопительных приборов, широко используемых в жилых, общественных
и производственных зданиях.
2.1
Радиаторы чугунные и стальные штампованные
Промышленность
выпускает секционные и блочные чугунные радиаторы. Секционные радиаторы
собирают из отдельных секций, блочные — из блоков в две — четыре секции. Секции
радиаторов, в зависимости от числа вертикальных каналов, подразделяют на одно-,
двух- и многоканальные. В СССР изготовляют главным образом двухканальные
секции, так как они лучше отвечают санитарно-гигиеническим требованиям.
Отдельные
блоки или секции соединяют между собой посредством ниппелей из ковкового
чугуна, имеющих наружную правую и левую резьбу и внутри два выступа для ключа.
Ниппели ввертывают одновременно вверху и внизу в две секции или в два блока.
Для уплотнения стыков между секциями радиатора ставят прокладку: при водя ном
отоплении (tг
до 100 °С) — из прокладочного карто на, смоченного в воде и проваренного в
натуральной олифе, а при паре или перегретой воде (tг>100°С)
— из па-ронита, смоченного в горячей воде.
Допускается
прокладка из термостойкой резины и из других термостойких материалов,
обеспечивающих герметичность соединений. Обычную резину использовать для
прокладок не разрешается.
Наиболее
распространены чугунные радиаторы МС-140,МС-90,М-90 (ГОСТ 8690—75*) с двумя
колонка-мм по глубине. Монтажная высота — расстояние между центрами ниппельных
отверстий радиаторов — составляет h
= 500 мм, полная высота H=582—588
мм, строительная глубина b
= 140 мм и строительная длина секции H=98—108
мм.
Радиаторы
МС-140 и МС-90 рассчитаны на избыточное давление теплоносителя до 0,9 МПа, что
расширяет область их применения, а все остальные чугунные радиаторы — до 0,6
МПа. У всех названных радиаторов в отличие от снимаемого с производства
радиатора М-140-АО отсутствует межколонное оребрение, что наряду с другими конструктивными
особенностями определяет их улучшенные гигиенические и эстетические качества.
По
монтажной высоте радиаторы подразделяют на высокие— 1000 мм, средние — 500 мм, низкие
— 300 мм. Наиболее широко применяют средние радиаторы. Каждый радиатор имеет четыре
чугунные пробки, ввернутые в ниппельные отверстия крайних секций; две из них —
сквозные, с внутренней резьбой 15—20 мм — служат для присоединения приборов к
теплопроводу.
Производство
чугунных радиаторов требует большого расхода металла, они трудоемки в
изготовлении и монтаже. При этом усложняется изготовление панелей вследствие
устройства в них ниши для установки радиаторов. Кроме того, производство
радиаторов приводит к загрязнению окружающей среды. Поэтому, несмотря на такие
важные достоинства радиаторов, как коррозионная стойкость, отлаженность
технологии изготовления, простота изменения мощности прибора путем1
изменения количества секций и др., их производство в нашей стране сокращается
за счет увеличения выпуска приборов из стали, алюминия и его сплавов.
В
СССР изготовляют однорядные и двухрядные стальные панельные радиаторы:
штампованные колончатые типа РСВ1 и штампованные змеевиковые типа РСГ2.
Однорядный стальной штампованный радиатор типа РСВ1 (рис. 8.2, а) состоит из
двух штампованных стальных листов толщиной 1,4—1,5 мм, соединенных между собой
контактной сваркой и образующих ряд параллельных вертикальных каналов,
объединенных сверху и снизу горизонтальными коллекторами. Панель стального
радиатора типа РСГ2 (рис. 8.2, б), как и радиатора РСВ1 состоит из двух
стальных листов толщиной 1,4—1,5 мм, соединенных между собой контактной сваркой
и образующих ряд горизонтальных каналов для прохода теплоносителя.
Стальные
радиаторы типа РСВ1 и РСГ2 по сравнению с литыми чугунными имеют примерно вдвое
меньшую массу, на 25—30 % дешевле, на транспортирование и монтаж требуются
меньшие затраты. Благодаря малой строительной глубине их удобно устанавливать
открыто под окнами и у стены. Область применения стальных радиаторов-панелей
ограничена системами отопления, использующими обработанную теплофикационную
воду, корродирующее действие которой незначительно.
2.2
Ребристые трубы
Ребристые
трубы изготовляют чугунными длиной 0,5; 0,75; 1; 1,5 и 2 м с круглыми ребрами и
поверхностью нагрева 1; 1,5; 2; 3 и 4 м2. На концах трубы
предусмотрены фланцы для присоединения их к фланцам теплопровода системы
отопления.
Оребренность
прибора увеличивает теплоотдающую поверхность, но затрудняет очистку его от
пыли и понижает коэффициент теплопередачи. Ребристые трубы в помещениях с
продолжительным пребыванием людей не устанавливают.
2.4
Конвекторы
В
последние годы стали широко применяться конвекторы — отопительные приборы,
передающие теплоту в основном конвективным путем.
Рассмотрим
некоторые виды их. Конвектор «Аккорд» предназначен для систем отопления жилых,
общественных и производственных зданий с температурой теплоносителя до 150°С и
давление до 1 МПа. Конвектор «Аккорд» состоит из двух электросварных труб
диаметром 20 мм и П-образных пластин оребрения, изготовляемых из листовой стали
толщиной 0,8 мм. Поверхность конвекторов покрывается эмалью ПФ-115.
Промышленность выпускает восемь типоразмеров конвекторов (проходных и концевых)
в однорядном исполнении с площадью поверхности 0,98—3,26 м2 и восемь
типоразмеров конвекторов (концевых) в двухрядном по высоте исполнении с
площадью поверхности нагрева 1,95—6,50 м2. Высота конвекторов 300 мм
(однорядного) и 645 мм (двухрядного).
В
конвекторах «Север», конструкция которых аналогична конструкции конвекторов
«Аккорд», П-образные пластины штампуются из дюралюминиевой ленты или листа
толщиной 1 мм. Конвектор «Север» — самый легкий прибор, поэтому его
целесообразно применять для отопления зданий различного назначения
преимущественно в северных и других удаленных районах страны, чтобы сократить
транспортные расходы на его перевозку. Выпускается 18 типоразмеров конвекторов
«Север» (проходных и концевых).Более совершенными отопительными приборами с
оребренным нагревательным элементом являются конвектор с кожухом напольный
низкий «Ритм», предназначенный для общественных зданий. Применяется конвектор
островной высокий типа KB
для отопления общественных и производственных зданий, а также конвектор с
кожухом типа «Комфорт», предназначенный для жилых, общественных и
производственных зданий. Эти стальные приборы обладают высокими
теплотехническими, технико-экономическими и эксплуатационными качествами.
Конвекторы «Комфорт-20» выпускаются промышленностью с площадью поверхности
нагрева 0,71—4,26 м2. Они позволяют воздушным клапаном-заслонкой без
установки запорно-регулирующей арматуры изменять тепловой поток в пределах 70
%.
В
1984—1985 гг. новокузнецкий завод «Сантехлит» освоил серийное производство
конвекторов малой глубины «Универсал» (рис. 8.7, табл. 8.1) и средней глубины
типа «Универсал С». Это позволит проектировщикам выполнить одно из основных
правил установки отопительных приборов, заключающееся в необходимости
перекрытия ими не менее 60% длины подоконника (по данным МНИИТЭП, по зарубежным
данным — не менее 75— 85%). Такое размещение отопительных приборов позволяет
нейтрализовать ниспадающие от окон холодные потоки воздуха. Таким образом,
новые приборы существенно отличаются от конвекторов «Комфорт-20», которые
перекрывали менее 50 % длины подоконника.
У
конвекторов «Универсал» присоединительные патрубки расположены друг над другом
с монтажной высотой 80 мм, что позволяет сократить объем заготовительных работ
для систем отопления на 35—40% по сравнению с системами, в которых используются
конвекторы «Комфорт-20». Регулирование теплового потока конвекторов «Универсал»
осуществляется воздушным клапаном, привод которого вынесен на верхнюю панель
прибора. Остаточный тепловой поток при полностью закрытом клапане составляет
менее половины номинального. В качестве недостатка конвекторов «Универсал» по
сравнению с конвекторами «Комфорт» следует отметить несколько меньший их
коэффициент теплоотдачи за счет расположения теплоотдающих трубок одна над
другой (верхняя трубка как бы «экранирует» нижнюю). Применение новых
конвекторов вместо конвекторов «Комфорт-20» и двухрядных по высоте конвекторов
«Аккорд» позволит обеспечить экономический эффект около 4 руб/кВт.
2.5
Бетонные отопительные панели
Эти
приборы в настоящее время устанавливают в зданиях различного назначения. Прибор
этого вида представляет собой змеевик и реже — регистр из стальных
водогазопроводных труб диаметром 15 или 20 мм, заделанный в плоскую бетонную
плиту толщиной 40—50 мм. Они изготовляются из бетона М200 или М250 плотностью
2200—2500 кг/м3 в заводских условиях и могут быть приставными к наружной
стене с односторонней теплопередачей , с двусторонней теплопередачей,
а также с двусторонней теплопередачей и с приточным каналом. Прообразом
бетонных приборов являются «трубчатые приборы с рубашкой из бетона»,
изобретенные в 1905 г. инж. В. А. Яхимовичем.
Таблица
8.1 Основные технические данные некоторых отопительных приборов
Таблица
а 8.1 Основные технические данные
некоторых отопительных приборов
Наименование прибора, его тип, марка
Площадь поверхности нагрева секции f:,
м2
Номинальная плотность теплового потока
?ном, Бт/мг
Схема присоединения прибора
Расход тетлоно-сителя через прибор Gnp,
кг/с
Показател! В п
iстепени
и коэффициент формуле (8.2)
г \ спр
Радиаторы чугунные секционные:
МС-140-108 МС-140-98 МС-90-108
0,244 0,240 0,187
753 . 725 802
Сверху вниз
0,005—0,014
0,3
0,02
1,039
0,015—0,149
0,3
0
1
М-90
0,2
700
0,15—0,25
0,3
0,01
0,996
Радиаторы стальные панельные типа РСВ1
однорядные:
РСВ1-1 РСВ1-2
0,71 0,95
710 712
Снизу вверх
0,005—0,017
0,25
0,12
1,113
РСВ1-3 РСВ1-4 РСВ1-5
1,19 1,44 1,68
714 712 714
0,018—0,25
0,25
0,04
0,97
То же, двухрядные:
2РСВ1-1 2РСВ1-2
1,42 1,9
615 619
Снизу вниз
0,005—0,032
0,15
0,08
1,09/
2РСВ1-3
:2РСВ1-4
2РСВ1-5
2,38 2,88 3,36
620 618-620
0,033—0,25 -
0.15
0
1
Наименование
прибора, его тип, марка
Площадь
поверхности нагрева секции /,, м*
Номинальная
плотность теплового потока ?ном, Вт/м2
Схема
присоединения прибора
Расход
теплоносителя через прибор 0
кг/с
Показатели
степени и коэффициен! в формуле (8.2)
п
р
спР
Конвекторы
настенные с кожухом малой глубины типа «Универсал»: