Нагревательные приборы системы центрального отопления. Разновидности отопительных приборов Нагревательные приборы систем отопления

Нагревательным прибором называют устройство для передачи теплоты от первичного теплоносителя непосредственно обогреваемой среде, которой может быть воздух, вода, технологический или бытовой продукт и др. В системах отоп-ления такие приборы называют отопительными, а в системах централизованного горячего водоснабжения - полотенцесу-шителями (регистрами) или дизайн-радиаторами, водонагрева-телями.

Через стенки отопительного прибора происходит тепло-обмен между теплоносителем (нагретая вода, водяной пар) и воздухом помещения. Все нагревательные приборы должны удовлетворять определенным теплотехническим, санитар-но-гигиеническим требованиям.

Нагревательные приборы изготовляют из стали, чугуна, цветных и нержавеющих металлов (меди, алюминия), поли-мерных и других материалов. В первых системах отопления применяли чугунные ребристые нагревательные приборы и трубы, соединяемые на фланцах.

При выборе нагревательного прибора обычно учитывают:

• архитектурно-планировочные и строительные решения, пред-определяющие высоту, глубину и длину прибора;
• расчетную тепловую мощность одного прибора;
• категорию производства в помещениях по пожарной опасно-сти;
• требования заказчика к внешнему виду прибора;
• цену прибора, отнесенную к 1 кВт теплового потока;
• качество теплоносителя и принятую схему теплоснабжения здания (от теплосети источника централизованного тепло-снабжения или автономного источника);
• рабочее давление в теплосети, системе отопления.

В настоящее время наиболее распространенным типом отопительных приборов являются стальные и чугунные радиа-торы, конвекторы и калориферы.

Конструктивно они выполняются в виде отдельных секций и в зависимости от числа вертикальных каналов в каждой сек-ции могут быть одно-, двух-, трех- и многоколонными, много-рядными с разнообразным сечением каналов.

Чугунные двухколонные секционные радиаторы являются ос-новным типом нагревательных приборов. Заводы-изготовите-ли выпускают их собранными в блоки по 4; 5; 7; 12 секций, с огрунтованной под покраску поверхностью. По высоте (между дентрами ниппельных отверстий) радиаторы подразделяют на: высокие - 1000 мм, средние - 500 мм и низкие - 300 мм. Заво-ды комплектуют каждый из них двумя глухими пробками и двумя пробками с резьбовыми отверстиями с резьбой 1 / 2 ""или 3 / 4 " по спецификации заказчика. Секции собирают в радиатор с помощью резьбовых ниппелей (с правой и левой резьбой) и уплотнительных прокладок (рисунок ниже).

Прокладки у пробок и ниппелей выполняют из таких мате-риалов, которые при хорошей обтяжке обеспечивают надеж-ную герметичность при рабочих температурах горячей воды, поступающей в радиаторы. При температуре теплоносителя менее 100 °С для уплотнений используют прокладки из карто-на, пропитанного в кипящей натуральной олифе. При темпе-ратуре теплоносителя до 140 °С в системах с органическими теплоносителями используется термостойкая и бензостойкая резина, а при температуре теплоносителя свыше 140 °С - про-кладки из паронита, клингерита (резиноасбестовый уплотни-тель).

Сборка радиаторных секций

1 - радиаторный ключ; 2 - секция; 3 - ниппель; 4 - прокладка

Площадь поверхности нагрева одной секции М-140-АО-500 составляет 0,3 м 2 .

Перед установкой и дополнительной покраской отечествен-ные радиаторы требуют обязательной протяжки межсекционных резьбовых соединений. Хотя чугунные радиаторы рассчитаны на рабочее давление теплоносителя 0,6 МПа, они плохо держат гид-равлические удары, возникающие во внешних подводящих се-тях. Вместе с тем они обладают высокой коррозионной стой-костью, необходимой в российских условиях эксплуатации.

В последние годы на отечественном рынке отопитель-но-вентиляционной техники появились разнообразные конст-рукции стальных и алюминиевых радиаторов.

Панельные стальные радиаторы выпускаются в нескольких конструктивных решениях:

• в виде штампованных из листовой стали (толщиной 1,5 мм) па-нелей с числом каналов от 8 до 20 и площадью поверхности на-грева от 0,65 до 4 м 2 (типа МН6, ЗС1, ЗС2, PC-10, PC-33, РСВ1, РСВЗ, РСВ9 и др.);
• в виде листотрубных змеевикового типа (преимущественно для паровых систем отопления);
• в виде конвекторов.

Штампованные радиаторы рассчитаны на рабочее давление теплоносителя до 0,6 МПа и без специальных защитных внут-ренних покрытий из-за коррозии быстро выходят из строя.

В стальных трубчатыхрадиаторах сочетаются конвектив-ный и лучистый виды теплоотдачи (в 2 раза эффективнее обычного радиатора), а форма и дизайн делают его конкурен-тоспособным на мировом рынке отопительной техники. Теп-лоотдача в зависимости от числа секций составляет от 900 до 2520 Вт.

Конвектором называют отопительный прибор из стальных труб с нанизанными на них ребрами из листовой стали. Свое название прибор получил из-за преимущественного конвек-тивного процесса (до 90 %) теплоотдачи. В настоящее время это самый распространенный отопительный прибор. Его при-меняют в системах отопления жилых, общественных, админи-стративных и коммунальных зданий с температурой теплоносителя до 150 °С и давлением до 0,6 МПа. Прибор отличают не-высокая цена, безотказность в работе.

Конвекторы выпускают следующих типов: стальные плин-тусные КП; встроенные напольные «Бриз»; стальные низкие и высокие с кожухом «Аккорд» и «Универсал», конвекторы ОАО «Сантехпром» (малой глубины с номинальным тепловым по-током 0,4-2,0 кВт) и «Сантехпром Авто-С» (средней глубины с номинальным тепловым потоком 1,2-3,0 кВт).

Плинтусные и встроенные напольные конвекторы, приме-няемые для обогрева наружных стен с большим остеклением, когда не остается места для традиционных отопительных при-боров (они занимают незначительные пространства - не более 10 см по глубине и 20-25 см по высоте), создают надежную теп-ловую завесу от ниспадающих со стен потоков холодного воздуха. Их использование характерно для отопительных систем Западной Европы, Северной Америки и других стран с умерен-ным климатом.

Алюминиевые и биметаллические радиаторы, впервые по-павшие к нам примерно 15 лет назад по импорту из Италии и привлекли внимание высокой теплоотдачей (преимущест-венно лучистым теплообменом), чистым красивым литьем, секционностью конструкций. Они выпускаются в двух вари-антах:

• литые алюминиевые радиаторы, где каждая секция изготов-ляется как цельная деталь;
• разборные (экструзионные) радиаторы, состоящие из не-скольких секций, механически собираемых в одну с помощью уплотнителей и клея.

Недостатки алюминиевых радиаторов обусловлены амфотерными свойствами алюминия, вследствие чего они весьма чувствительны к кислотно-щелочной реакции воды pH, что в ряде случаев вызывает выделение газообразного водорода и уг-лекислоты в воду и «завоздушивание» систем отопления. Этого явления нет в биметаллических радиаторах - алюминиевый слой вынесен наверх конструкции и заменен изнутри сталь-ным.

Трубчатые нагревательные приборы из чугунных и гладких стальных труб устанавливают преимущественно в зданиях про-мышленных и сельскохозяйственных предприятий в виде ре-гистров и сварных панелей для обогрева наружных стен, фона-рей верхнего света, грунта теплиц и оранжерей, приготовления горячей воды в емкостных подогревателях и др.

В последние годы для устройства напольного отопления помещений и обогрева наружных площадей стали применять и металлополимерные трубы в качестве греющих элементов кон-струкции, а также электрические кабели (по системе кабельно-го DEVI-обогрева датской фирмы DEVI).

Полотенцесушители систем горячего водоснабжения. В сис-темах горячего водоснабжения жилых и общественных зданий для создания комфортных условий в ванных комнатах и сушки белья устанавливают полотенцесушители, регистры, дизайн-радиаторы. В большинстве случаев их выполняют из стальных трубчатых элементов с номинальным тепловым по-током 0,3-0,6 кВт и присоединяют проточно-последовательно к системе горячего водоснабжения, а в ряде случаев и к систе-мам отопления зданий.

Калориферы широко применяют для нагревания проходя-щего через них воздуха в системах вентиляции, воздушного отопления, кондиционирования воздуха, сушильных установ-ках и др. Отечественная промышленность выпускает калори-феры:

• стальные пластинчатые одноходовые средней (КФС) и боль-шой (КФБ) моделей с площадью поверхности нагрева от 10 до 70 м 2 ;
• стальные оребренные (спирально-навивные) одноходовые средней (КФСО) и большой (КФБО) моделей с площадью по-верхности нагрева от 10 до 70 м 2 ;
• стальные пластинчатые многоходовые для воды модели (КМС, КМБ);
• стальные пластинчатые одноходовые для пара модели (СТД-3009В) и для воды (СТД-ЗОЮВ) с площадью поверхно-сти нагрева от 7 до 75 м 2 .

Наибольшее применение получили калориферы новейших разработок типа КСкЗ и КСк4 с биметаллическими оребренными трубками, с площадью поверхности нагрева от 10 до 136 м 2 .

Инфракрасные (ИК) излучатели используются в системах лучистого обогрева рабочих зон цехов, мастерских, ангаров, складов и других производственных помещений большой площади. На Западе они получили широкое распростране-ние и для обогрева общественных зданий и сооружений - спортивных, торговых, культовых, аэропортов, вокзалов и др. В приборах используют электромагнитные волны в диа-пазоне от 0,77 до 340 мкм (при этом диапазон 0,77-15 мкм считается коротковолновым, от 15 до 100 мкм - средневол-новым, а от 100 до 340 мкм- длинноволновым). ИК-излучатели с температурой на поверхности от 700 до 2500 °С, имею-щие длину волн 1,55-2,55 мкм (близкие к видимому свету), называют «светлые», излучатели с более низкой температу-рой поверхности имеют большую длину волны, и их называ-ют «темные». Тепловая мощность их может составлять от 3-4 кВт (уличные газовые фонари и лампы для кафе, закусочных, киосков) до 200-300 кВт (И К-излучатели «темного» типа для производственных зданий), КПД 92 %.

Импортные промышленные ИК-установки включают в се-бя: теплогенератор мощностью от 50 до 300 кВт с газовой го-релкой и блоком управления; ленточный трубный излучатель Длиной до 140 м, дымосос с электродвигателем; кожух излуча-теля из стали с теплоизоляционным покрытием и лучеотражающей пленкой.

Отечественная промышленность представлена конструк-циями газовых инфракрасных излучателей ГИИ-5 - ГИИ-31 сибирского предприятия «Сибшванк» (мощностью от 5 до 31 кВт в одном приборе, с трубными раздатчиками) и моделя-ми московского Стройпроектсервиса (мощностью от 11 до 140 кВт).

Панельно-лучистые системы отопления по конструктивно-му исполнению подразделяют на панельные, по трубкам кото-рых проходит перегретая вода (пар); трубчатые змеевики, за-кладываемые при изготовлении строительных конструкций; газовоздушные; радиационные подвесные или настенные.

Металлические панели предназначены для отопления ши-роких производственных помещений, не нуждающихся в уси-ленной вентиляции (механические, инструментальные, мо-дельные цехи, ангары, склады).

Излучающие панели, подвешиваемые в верхней зоне таких помещений, состоят из металлического отражательного экра-на с козырьками, к нижней поверхности которого прикрепле-ны греющие трубы, а верхняя поверхность покрыта слоем теп-ловой изоляции.

Подвесные панели конструктивно должны быть такими, что-бы теплоотдача излучением вниз составляла не менее 80 % об-щей теплоотдачи. Только тогда достигается равномерность температуры воздуха по высоте помещений и экономится теп-ловая энергия по сравнению с конвективным отоплением обычного вида, особенно воздушным.

Бетонные панели с замоноличенными стальными греющими трубами применяются в стеновых системах панельно-лучистого отопления в полносборных зданиях массового строительст-ва, в основном для отопления общественных и производствен-ных зданий преимущественно с ограждающими конструкция-ми из стеновых панелей.

В последнее время для целей утилизации теплоты удаляе-мого из помещений отепленного воздуха и извлечения теплоты технологических газов и паров разработаны специальные теплоутилизаторы, которые представляют собой теплообмен-ники, устанавливаемые в системах вентиляции и кондициони-рования и позволяющие использовать тепло удаляемого из помещения воздуха. Отопительные приборы новой конструк-ции - доводчики эжекционные - это воздухораспределительные устройства для подготовки смеси воздуха и подачи его в помещение. Доводчики применяются для круглосуточного конди-ционирования промышленных и гражданских зданий, имею-щих централизованное снабжение первичным воздухом, теп-лоносителем и холодоносителем.

Нагревательные приборы систем центрального отопления

Нагревательные приборы подразделяются на два основных типа: радиаторы и бетонные отопительные панели, отдающие тепло преимущественно лучеиспусканием; ребристые трубы и конвекторы, отдающие тепло в основном конвекцией.

Наиболее распространенными в гражданском строительстве являются радиаторы, различающиеся:

• по высоте — на низкие (300 мм), средние (500 мм) и высокие (1000 мм);
• по глубине — на малые (100 мм) и нормальные (180 мм);
• по материалу — на чугунные, стальные и редко применяющиеся — неметаллические (керамические и фарфоровые).

Отечественная промышленность выпускает около десяти типов чугунных радиаторов различных размеров.

На рисунке ниже показан боковой вид чугунного радиатора марки М-140 (глубина 140 мм), два разреза отопительной батареи, собранной из таких трех секций, и ниппель, служащий для их соединения.

1 — ниппель; 2 — сквозная радиаторная пробка; 3 — глухая радиаторная пробка.

В ниппельных отверстиях крайних секций устанавливаются две сквозные радиаторные пробки 2 с внутренней резьбой для присоединения к трубам системы отопления и две глухие пробки 3. Между торцами секций при водяном отоплении для уплотнения соединения ставится прокладка из тряпичного картона, пропитанного олифой.

При паровом отоплении прокладка делается из паронита — смеси асбестового волокна, каучуковой эмульсии и каолина, прошедшей специальную обработку и отпрессованной в листы толщиной 1 — 2 мм.

Размеры радиаторной секции любого типа характеризуются расстоянием между центрами ниппельных отверстий (монтажная высота) h м, полной высотой h п, глубиной b и строительной шириной а; для радиаторной секции М-140: h м = 500 мм; h п = 582 мм; b = 140 мм; а = 96 мм.

Поверхность нагрева секции составляет 0,254 м 2 при ее весе 7,6 кг. Отопительная батарея может быть собрана из любого количества секций, но обычно не более 15 — 20 штук.

Стальные сварные панельные радиаторы имеют в сравнении с чугунными меньший вес и при малой глубине особенно удобны для установки в крупнопанельных зданиях. Радиаторы такого типа используются в системах водяного отопления, заполняемых и питаемых от ТЭЦ или котельных, имеющих водоподготовительные устройства, так как только тогда вода будет полностью обезвоздушена (деаэрирована), умягчена и лишена агрессивных качеств, вызывающих металла.

На рисунке ниже показан стальной панельный радиатор.

Радиатор шириной (длиной) от 518 до 1510 мм состоит из двух штампованных стальных листов, сваренных контактной сваркой.

Поверхность нагрева радиатора составляет Fпр = 2,25h n L, а вес радиатора длиной 518 мм — только 7,5 кг при поверхности нагрева Fпр = 0,65 м 2 .

«Санитарно-технические устройства зданий»,
В.В.Конокотин

Бетонные отопительные панели классифицируются: по высоте — на высокие (стеновые и перегородочные), средние и низкие (для установки под окнами); по конструкции — на свободностоящие, размещенные в нишах или специальных вырезах строительных конструкций, и монолитные, являющиеся их частью; по материалу нагревательного элемента — на панели со змеевиками или регистрами, выполненными из стальных или стеклянных термостойких труб,…

Лучистое отопление обеспечивает равномерную температуру воздуха помещения и несколько повышенную температуру внутренних поверхностей наружных ограждений. Это понижает теплоотдачу человека лучеиспусканием и улучшает его самочувствие. Наиболее распространенный тип конвекторного нагревательного прибора — чугунные ребристые трубы с круглыми или с прямоугольными ребрами. Трубы с круглыми ребрами выпускаются длиной 0,5; 0,75; 1,0; 1,5; 2,0 м, поверхностью нагрева соответственно…

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/(м 2 ·К), учитывая, что для современных конструк­ций отопительных приборов он находится в пределах 4,5…17 Вт/(м 2 ·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 1°С, отнесенной к массе металла прибора.

Чем больше тепловое напряжение металла отопитель­ного прибора, тем он выгоднее. Современные приборы ра­ботают с тепловым напряжением металла 0,9…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.

Все отопительные приборы подразделяют по следующим признакам: по преобладающему способу теплоотдачи; по виду поверхности; по используемому материалу; по высоте и строительной глубине.

По преобладающему способу теплоотдачи приборы делятся на 3 группы:

1. Радиационные приборы, передающие излучением не менее 50 % общего теплового потока. К первой группе относятся потолочные отопи­тельные панели и излучатели.

2. Конвективно-радиационные приборы , передающие конвекцией от 50 до 75 % общего теплового потока. Вторая группа включает радиаторы секционные и панельные, гладкотрубные приборы, напольные отопительные панели.

3. Конвективные приборы , передающие конвекцией не менее 75% общего теплового потока. К третьей группе принадлежат конвекторы и ребристые трубы.

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 другие металлы.

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

К неметаллические приборам относят бетонные панельные радиа­торы, потолочные и напольные панели с заделанными пластмассовыми гре­ющими трубами или с пустотами 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 (толщине) применяются приборы малой (до 120мм), средней (более 120 до 200мм) и большой глубины (более 200мм).

Рассмотрим основные виды отопительных приборов, широко используемых в жилых, общественных и произ­водственных зданиях.

Радиаторы - отопительные приборы, радиационная теплоотда­ча которых составляет значительную величину (25...50%). Ради­аторы изготавливают из чугуна, стали.

Радиаторы чугунные, наиболее распространенные отопительные приборы, состоят из отдельных элементов (секций), изготовленных методом литья из серого чугуна в специальные формы.

Чугунные радиаторы обладают относительно высокими теплотехническими показателями. Коэффициент теплопереда­чи современных чугунных радиаторов составляет 9,1...10,6 Вт/(м 2 °С). Положительным свойством является их высокая коррозионная стойкость.

Однако относительно малое тепловое напряжение металла 0,29...0,36 Вт/(кг°С), большая металлоемкость, непривлекательный внешнийвид, трудоем­кость изготовления и монтажа, а также невысокая механическая прочность (выдерживают гидравлическое давление 0,6 МПа), приводят к сокращению их производства в нашей стране за счет увеличения производства радиаторов из стали, алюминия и сплавов.

Ребристые чугунные трубы отливают из серого чугуна с круглыми ребрами со стороны контакта с воздухом. Оребрение резко увеличивает поверхность нагрева воздуха. Теплоотдача этих нагревательных приборов конвекцией составляет 50%.

Теплотехнические показатели ребристых чугунных труб весьма высоки. Относительная простота изготовления и монтажа ребристых труб и их дешевизна способствуют широкому распространен этих отопительных приборов в промышленном и сельскохозяйст­венном строительстве. Однако низкие гигиенические и эстетические качества ребристых чугунных труб делают их непригодными в гра­жданском и жилищном строительстве.

Бетонные отопительные панели со встроенными в них стальными трубами применяются в системах панельно-лучистого отопления для размещенияпод окнами, в перегородках и площадках лестничных клеток. Основная часть тепловой энергиитаких панелей передаетсяв помещение лучеиспусканием. Они не занимают полезной площади, гигиеничны, обладают хорошей монтажностью.

К их существенным недостаткам относятся сложность ремонта и значительная инертность при регулировании тепловой производи­тельности в процессе эксплуатации.

Алюминиевые отопительные приборы обладают большей теплоотдачей по сравнению со стальными и чугунными, имеют меньшую массу, тепловую инерцию, поддаются декоративной обработке, но обладают меньшей механической прочностью и химически менее стойки.

Биметаллические отопительные приборы представляют собой преимущественно стальные каналы для теплоносителя покрытые алюминиевыми литыми теплоотдающими элементами. Они сочетают в себе механическую прочность и химическую стойкость стальных приборов с теплотехническими характеристиками алюминиевых приборов.

Конвектор представляют собой трубчато-ребристый нагревательный элемент заключенный в кожух, обеспечивающий интенсивное обтекание ребер конвектора воздухом. В качестве нагревательного элемента часто применяют стальные трубы с напрессованными на них ребрами из листовой стали. Функции кожуха могут выполнять элементы оребрения за счет особой формы, в этом случае прибор называют конвектором без кожуха.

Основные конструктивные исполнения отопительных приборов представлены на рис. 7.2.

Рис. 7.2. Конструкция отопительных приборов различных типов
(поперечные разрезы):

а – радиатор секционный, б – радиатор стальной панельный, в – гладкотрубный прибор (регистр), г – конвектор с кожухом, д – оребренная труба (регистр); 1 – канал для теплоносителя, 2 – оребрение из стальных пластин, 3 – присоединительный фланец.

Размещение отопительных приборов в помещениях производится в нижней зоне помещения преимущественно у наружных стен. В зданиях жилого и общественного назначения отопительные приборы размещают преимущественно в подоконных нишах как с подоконниками так и без. Такое размещение отопительных приборов обусловлено необходимостью прогрева нижней зоны помещения, защиты помещения от радиационного охлаждения со стороны наружных стен и нагрева инфильтрационного воздуха. Низкопрофильные приборы обеспечивают более равномерный прогрев помещения за счет больше длины прибора при равной теплоотдаче (рис. 7.3, б). Высокие и более короткие приборы вызывают интенсивный подъем потока нагретого воздуха вблизи прибора, что приводит к перегреву верхней зоны помещения и проникновению охлажденного воздуха по обеим сторонам прибора в обслуживаемую зону (рис. 7.3, б ).

Рис. 7.3. Размещение под окном помещения отопительного прибора:

а – низкого и длинного, б – высокого и короткого

Несмотря на указанные достоинства низкопрофильных приборов их применение ограничено сравнительно большей стоимостью (в связи с большим количеством секций при той же теплоотдаче) и трудоемкостью монтажа.

Для компенсации теплопотерь помещения необходимо подобрать такой типоразмер отопительного прибора, который обеспечит при проектных температурах теплоносителя теплоотдачу отопительного прибора, равную теплопотерям помещения.

В отопительной системе применяются отопительные приборы, которые служат для передачи помещению тепла. Изготовленные приборы отопления должны соответствовать следующим требованиям:

1. Экономическим: небольшая стоимость прибора и маленький расход материала.
2. Архитектурно-строительным: прибор должен быть компактным и соответствовать интерьеру помещения.
3. Производственно-монтажным: механическая прочность изделия и механизация при изготовлении прибора.
4. Санитарно-гигиеническим: низкая температура поверхности, небольшая площадь горизонтальной поверхности, удобство уборки поверхностей.
5. Теплотехническим: максимальная передача тепла в помещение и управляемость теплоотдачей.

Классификация приборов

Различают следующие показатели при классификации отопительных приборов:

• — величина тепловой инерции (большая и малая инерция);
• — материал, используемый при изготовлении (металлический, неметаллический и комбинированный);
• — способ передачи тепла (конвективные, конвективно-радиационные и радиационные).

К радиационным приборам относят:

• потолочные излучатели;
• секционные чугунные радиаторы;
• трубчатые радиаторы.

К конвективно-радиационным приборам относят:

• напольные отопительные панели;
• радиаторы секционные и панельные;
• гладкотрубные приборы.

К конвективным приборам относят:

• панельные радиаторы;
• ребристые трубы;
• пластинчатые конвекторы;
• трубчатые конвекторы.

Рассмотрим наиболее применимые типы отопительных приборов.

Алюминиевые секционные радиаторы

Достоинства

1. высокий КПД;
2. небольшой вес;
3. простота монтажа радиаторов;
4. эффективная работа элемента отопления.

Недостатки

1. 1. не пригодны к эксплуатации в старых отопительных системах, так как соли тяжелых металлов разрушают защитную полимерную пленку алюминиевой поверхности.
2. 2. длительная эксплуатация приводит к негодности литой конструкции, к разрыву.

В основном применяются в центральных отопительных системах. Рабочее давление работы радиаторов с 6 до 16 бар. Отметим, что наибольшие нагрузки выдерживают радиаторы, которые были отлиты под давлением.

Биметаллические модели

Достоинства

1. небольшой вес;
2. высокий КПД;
3. возможность оперативного монтажа;
4. обогревают большие площади;
5. выдерживают давление до 25 бар.

Недостатки

1. имеют сложную конструкцию.

Данные радиаторы прослужат дольше других. Радиаторы выполнены из стали, меди и алюминия. Материал алюминий хорошо проводит тепло.

Чугунные отопительные приборы

Достоинства

1. не подвержены коррозии;
2. хорошо передают тепло;
3. выдерживают высокое давление;
4. существует возможность дополнения секциями;
5. качество теплового носителя не имеет значение.

Недостатки

1. значительный вес (одна секция весит 5 кг);
2. хрупкость тонкого чугуна.

Рабочая температура теплового носителя (воды) достигает 130°С. Чугунные отопительные приборы служат достаточно долго, около 40 лет. На показатели теплоотдачи не влияют минеральные отложения внутри секций.

Существует большое разнообразие чугунных радиаторов: одноканальные, двухканальные, трехканальные, с тиснением, классические, увеличенные и стандартные.

В нашей стране экономичный вариант чугунных приборов получил наибольшее применение.

Стальные панельные радиаторы

Достоинства

1. повышенная теплоотдача;
2. низкое давление;
3. легкая уборка;
4. простой монтаж радиаторов;
5. небольшая масса по сравнению с чугунными.

Недостатки

1. высокое давление;
2. коррозия металла, в случае использования обычной стали.

Стальной радиатор настоящего времени нагревается лучше чугунного.

В стальных отопительных приборах встроены терморегуляторы, которые обеспечивают постоянный контроль за температурой. Конструкция прибора имеет тонкие стенки и достаточно быстро реагирует на терморегулятор. Малозаметные кронштейны позволяют крепить радиатор на полу или стене.

Низкое давление стальных панелей (9 бар) не позволяет подключать их к центральной отопительной системе с частыми и значительными перегрузками.

Стальные трубчатые радиаторы

Достоинства

1. высокая теплопередача;
2. механическая прочность;
3. эстетичный вид для интерьеров.

Недостатки

1. высокая стоимость.

Трубчатые радиаторы довольно часто используются в дизайне помещений, потому что они украшают комнату.

Из-за коррозии, обычные стальные радиаторы в настоящее время не выпускают. Если же подвергнуть сталь антикоррозийной обработки, то это значительно увеличит стоимость прибора.

Радиатор из оцинкованного сталепроката не подвержен коррозии. Он имеет возможность выдерживать давление в 12 бар. Радиатор данного типа часто устанавливают в многоэтажных жилых домах или организациях.

Отопительные приборы конвекторного типа

Достоинства

1. малая инерция;
2. небольшая масса.

Недостатки

1. низкая теплопередача;
2. большие требования к теплоносителю.

Приборы конвекторного типа достаточно быстро отапливают помещение. Они имеют несколько вариантов изготовления: в виде плинтуса, в виде настенного блока и в виде скамейки. Существуют так же конвекторы внутрипольные.

В работе данного отопительного прибора применяется медная трубка. По ней движется теплоноситель. Трубка используется в качестве стимулятора воздуха (горячий воздух поднимается верх, а холодный опускается вниз). Процесс смены воздуха происходит в металлическом коробе, который при этом не нагревается.

Отопительные приборы конвекторного типа подходят для помещений с низкими окнами. Теплый воздух из установленного около окна конвектора препятствует поступающему холодному.

Отопительные приборы можно подключить к централизованной системе, так как она рассчитаны на давление в 10 бар.

Полотенцесушители

Достоинства

1. разнообразие форм и расцветок;
2. высокие показатели давления (16 бар).

Недостатки

1. может не осуществлять свои функции из-за сезонных перебоев в водоснабжении.

В качестве материала изготовления используют сталь, медь и латунь.

Полотенцесушители бывают электрические, водяные и комбинированные. Электрические не такие экономичные, как водяные, но позволяют покупателям не зависеть от наличия водоснабжения. Комбинированными полотенцесушителями запрещено пользоваться в случае отсутствие воды в системе.

Выбор радиатора

При выборе радиатора необходимо обращать внимание на практичность элемента отопления. Далее, необходимо помнить про следующие характеристики:

• габаритные размеры прибора;
• мощность (на 10 м2 площади 1 кВт);
• рабочее давление (от 6 бар — для замкнутых систем, от 10 бар для центральных систем);
• кислотные характеристики воды, как теплового носителя (для алюминиевых радиаторов данный тепловой носитель не подходит).

После уточнения основных параметров можно переходить к выбору приборов отопления по эстетическим показателям и возможности его модернизации.

Часть 2 НАГРЕВАТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ Классификация Область применения различных конструкций Особенности установки в помещениях Регулирование теплоотдачи Определение поверхности нагрева

ТРЕБОВАНИЯ К НАГРЕВАТЕЛЬНЫМ ПРИБОРАМ 1. Санитарно- гигиенические: - н/п должен иметь возможно низкую температуру поверхности, исключающую возгонку пыли; - иметь минимальную горизонтальную поверхность для уменьшения отложения пыли; - конструкция н/п должна позволять очищать от пыли поверхность прибора. 2. Экономические: - н/п должен иметь наименьшие приведенные затраты на их изготовление, монтаж и эксплуатацию; - обладать низкой металлоемкостью, обеспечивающей повышенное тепловое напряжение металла. Показатель теплового напряжения металла н/п определяется как: где Qнп – тепловая нагрузка н/п, Вт; Gм – масса металла н/п, кг; , Вт/(кг К) Δt - температурный напор н/п, ºС; Чем больше показатель теплового напряжения, тем экономичнее прибор по расходу металла. Значение показателя М для современных н/п находится в пределах: 0, 2 ≤ М ≤ 0, 6 3. Архитектурно – строительные: Внешний вид н/п должен соответствовать интерьеру помещения, а занимаемый им объем должен быть минимальным. 4. Производственно-монтажные: - должна обеспечиваться максимальная механизация работ при производстве и монтаже н/п; - н/п должны обладать достаточной механической прочностью. 5. Эксплуатационные: - н/п должны обеспечивать управляемость их теплоотдачей (зависит от тепловой инерции н/п); н/п должны обеспечивать температуроустойчивость и водонепроницаемость при предельно-допустимом в рабочих условиях гидростатическом давлении внутри н/п. 6. Теплотехнические: - н/п должны обеспечивать наибольшую плотность удельного теплового потока, приходящуюся на единицу площади, Вт/м 2. Для выполнения этого требования н/п должен обладать повышенным значением коэффициента теплопередачи.

Классификация нагревательных приборов По теплоотдаче по используемому материалу По высоте по глубине по величина тепловой инерции радиационные металлические высокие малой малоинерционные конвективно- радиационные неметаллические средние средней большой инерции низкие большой Конвективные плинтусные

Доли потребления различных типов отопительных приборов на российском рынке в 2011 году 29% - чугунные радиаторы Чугунные радиаторы 3% - стальные трубчатые радиаторы 20% - стальные панельные радиаторы 27% - алюминиевые и биметаллические радиаторы 21% - конвекторы (в том числе специальные) Стальные трубчатые радиаторы Стальные панельные радиаторы Общее потребление около 6 млн. к. Вт/год

Секция чугунного радиатора: hм – монтажная высота прибора, м; hп – строительная высота прибора, мм; а – глубина прибора, мм; б – ширина одной секции прибора, мм

Чугунные секционные радиаторы: высокая надёжность в эксплуатации в отечественных условиях, могут использоваться в зависимых системах отопления зданий различного назначения; стоимость отечественных моделей в среднем 1500 руб. /к. Вт; стоимость дизайн-радиаторов - 4000 -6000 руб. /к. Вт дополнительная стоимость перегруппировки, испытаний на герметичность, монтажа и окраски 400 – 500 руб. /к. Вт; доля потребления в России около 29%

Стальные панельные радиаторы: современный дизайн; широкая номенклатура; полная строительная готовность; высокая гигиеничность моделей без оребрения; имеются модели со встроенным термостатом; все модели жёстко требуют соблюдения правил эксплуатации; стоимость 1500 – 2000 руб. /к. Вт (без встроенного термостата); доля потребления в России – 20%.

Основные требования к теплоносителю систем отопления с алюминиевыми отопительными приборами Наименование показателей и их размерность Водородный показатель р. Н Оптимальные значения Допустимые значения Значения показателей 7 – 8, 5 Содержание растворённого кислорода, мкг/дм 3, не более 20 Содержание соединений железа, мг/дм 3, не более 0, 3 Общая жёсткость, мг-экв/дм 3, не более 0, 7 Количество взвешенных веществ, мг/дм 3, не более 5 Использование алюминиевых радиаторов допускается только в независимых и автономных системах отопления Непосредственное соединение головок секций алюминиевых радиаторов со стальными и медными теплопроводами запрещается. Применение оцинкованных пробок запрещается, рекомендуется использование алюминиевых и кадмированных пробок. Рекомендуется использование кадмированных ниппелей.

Сравнение алюминиевых и биметаллических радиаторов Параметр Алюминий Биметалл Конструкция Радиатор полностью алюминиевый. Изготавливают радиаторы двумя методами. Экструзионный метод дает дешевые и легкие изделия не самого высокого качества (в Европе таким методом не пользуются). Дороже, но долговечнее будут радиаторы, сделанные методом литья. Биметаллические радиаторы делаются из двух различных металлов. Корпус, оснащенный ребрами, изготавливается из алюминиевого сплава. Внутри этого корпуса имеется сердечник из труб, по которым протекает теплоноситель (горячая вода из системы отопления). Эти трубы производятся либо из стали, либо из меди (причем последние у нас практически не встречаются). Диаметр их меньше, чем у алюминиевых моделей, поэтому больше вероятность засорения. Теплоотдача Отдача тепла от одной секции зависит от модели и от изготовителя. Она несколько ниже, чем у полностью изготовителя. 1 секция способна дать 140 - 210 Вт. алюминиевого радиатора, так как сердечник из стали способствует снижению общей теплоотдачи. 1 секция отдаёт Имеет минимальную тепловую инерцию. 130 – 200 Вт. От 6 до 16 (некоторые модели до 20) ати. От 20 до 40 ати (данный параметр важен в том случае если вы выбираете радиаторы для квартиры с централизованной системой отопления. Если же вы выбираете данные радиаторы для частного дома, то этот параметр не является минусом для алюминиевых радиаторов, т. к. в локальной теплосети нет избыточного давления.). Отношение к теплоносителю Алюминий вступает в различные химические реакции, что приводит к коррозии стенок прибора. А еще в процессе химических реакций алюминий выделяет водород, что является пожароопасным. Поэтому требует установки специального клапана в верхней пробке радиатора. Стальные трубы в середине биметаллического радиатора менее требовательны к качеству протекающей через них воды. Биметаллический радиатор более защищен от теплоносителя. Максимальная температура воды До 110 0 С. До 130 0 С. Долговечность До 10 лет. 15 – 20 лет. Рабочее давление

Радиаторы из алюминиевых сплавов, биметаллические с алюминиевыми коллекторами (секционные, колончатые и блочные): современный дизайн; широкая номенклатура; полная строительная готовность; все модели кроме полностью биметаллических требуют жёсткого соблюдения правил монтажа и эксплуатации; биметаллические модели равноценны по эксплуатационным показателям чугунным радиаторам; стоимость радиаторов из алюминиевых сплавов ~ 1700 - 2200 руб. /к. Вт; стоимость «полубиметаллических» радиаторов 2000 - 2800 руб. /к. Вт; стоимость биметаллических радиаторов 2800 - 4000 руб. /к. Вт; доля потребления в России – 27%, в том числе 14% биметаллические и биметаллические с алюминиевыми коллекторами.

Стальные трубчатые радиаторы и дизайн-радиаторы (секционные, колончатые, блочные и блочносекционные): современный дизайн и гигиеничность; полная строительная готовность; широкая номенклатура; имеются модели со встроенным термостатом; требуют жёсткого соблюдения правил эксплуатации; имеются модели повышенной антикоррозийной стойкости; стоимость: трубчатых радиаторов 3800 руб. /к. Вт; дизайн-радиаторов – 8000 руб. /к. Вт; доля потребления в России – 3%.

конвекторы Без кожуха (регулировка теплоотдачи по воде) С кожухом: - регулировка теплоотдачи по воде; - регулировка теплоотдачи по воздуху.

Эскизы конвекторов: а) «Комфорт-20» с кожухом; б) «Аккорд» без кожуха; 1 – пластина (нагревательный элемент; 2 – кожух; 3 – воздушный клапан

Конвекторы (настенные, напольные, с кожухом, без кожуха, стальные, с использованием цветных металлов): высокая надёжность в эксплуатации в отечественных условиях, могут использоваться в зависимых системах отопления зданий различного назначения; малая инерционность; широкая номенклатура; полная строительная готовность; современный дизайн; низкая температура наружных элементов конструкции конвектора, исключается опасность ожогов; имеются модели со встроенным термостатом; стоимость: стальных ~ 1300 руб. /к. Вт; с медноалюминиевым нагревательным элементом ~ 3000 руб. /к. Вт; доля потребления в России (включая специальные конвекторы) – 21%.

Случаи неправильного монтажа настенных конвекторов Мал зазор между прибором и полом или подоконником (менее 70% глубины прибора). Снижение теплового потока на 5 -50% Установка кронштейнов на неподготовленную поверхность (последующая штукатурка) – невозможно навесить кожух Перетекание воздуха мимо нагревательного элемента. Снижение теплового потока на 5 -20% Нагревательный элемент установлен не горизонтально. Снижение теплового потока на 4 -7% Неправильная разметка мест установки кронштейнов – невозможно навесить кожух Отставание кожуха, зазор между стеной и кожухом. Снижение теплового потока на 3 -20%

6. Специальные отопительные приборы – конвекторы, встраиваемые в конструкцию пола, вентиляторные конвекторы: полная строительная готовность; современный дизайн; малая инерционность; имеются модели со встроенными вентиляторами и термостатами; предназначены для зданий элитного класса и коттеджей; вентиляторные конвекторы, работающие в режиме тепловых насосов, характеризуются высокой энергоэффективностью; стоимость 4000 -10000 руб. /к. Вт; доля потребления в России – около 4% (в общей группе конвекторов).

Основные требования к конструкциям отопительных приборов согласно ГОСТ 31311 -2005 «Приборы отопительные. Общие технические условия» и СТО НП «АВОК» 4. 2. 2 -2006 «Радиаторы и конвекторы отопительные» 1. Приборы должны выдерживать испытание на статическую прочность: 1. 1. Давление разрушения должно превышать заявленное изготовителем максимальное рабочее избыточное давление теплоносителя: - у литых приборов – не менее, чем в 3 раза; - у остальных приборов – не менее, чем в 2, 5 раза. 1. 2. Испытательное давление (заводское) должно превышать заявленное максимальное рабочее избыточное давление: - у литых приборов – не менее, чем в 1, 5 раза или не менее, чем на 0, 6 МПа; - у остальных приборов – не менее, чем в 1, 5 раза. 2. Номинальный тепловой поток настенных приборов высотой до 600 мм включительно и теплоплотностью до 2000 Вт/м должен быть не более 400 Вт у минимального типоразмера и не менее 2000 Вт у максимального. 3. Средний номенклатурный шаг номинального теплового потока настенных приборов высотой до 600 мм включительно и теплоплотностью до 2000 Вт/м в диапазоне значений от 400 до 1400 Вт не должен превышать 200 Вт, а свыше 1400 Вт – не более 400 Вт. 4. Толщина стенки прибора, соприкасающейся с водой, должна быть не менее: - у литого чугунного радиатора – 2, 7 мм; - у стального панельного радиатора – 1, 2 мм; - у стальной трубы трубчатого и биметаллического радиаторов – 1, 25 мм; - у литого и прессованного алюминиевых радиаторов – 1, 5 мм.

Основные требования к теплоносителю согласно «Правилам технической эксплуатации электрических станций и сетей Российской Федерации» для систем теплоснабжения из стальных теплопроводов Наименование показателей и их размерность Значения показателей для систем теплоснабжения открытых закрытых 8, 3 – 9, 0 8, 3 – 9, 5 8, 0 – 9, 5 Содержание растворённого кислорода, мкг/дм 3, не более 20 20 Содержание соединений железа, мг/дм 3, не более 0, 3 0, 5 Общая жёсткость, мг-экв/дм 3, не более 0, 7 5 5 Водородный показатель р. Н: оптимальные значения допустимые значения Количество взвешенных веществ, мг/дм 3, не более

Схемы установки нагревательных приборов с различным коэффициентом укрытия β 4: а) β 4 = 1, 2; б) β 4 = 1, 05; в) β 4 = 1, 05; г) β 4 = 0, 9; д) β 4 = 1, 25

Схемы установки нагревательных приборов под окнами: а) установка нагревательного прибора относительно края окна; б) установка радиаторов; в) установка конвектора с кожухом; г) установка конвектора без кожуха

Коэффициент теплопередачи н/п Интенсивность передачи теплоты от теплоносителя через н/п в помещение характеризуется коэффициентом теплопередачи нагревательного прибора - Кнп. Он выражает плотность теплового потока на внешней поверхности стенки н/п при перепаде температур в 1 С: где Rнп – термическое сопротивление теплопередаче нагревательного прибора: где Rвн – термическое сопротивление теплопередаче от нагреваемой жидкости к внутренней поверхности стенки н/п (теплообмен происходит за счет конвекции + теплопроводность); Rст – термическое сопротивление теплопередаче от внутренней к наружной поверхностям стенки нагревательного прибора (теплопроводность); Rн – термическое сопротивление теплопередаче от наружной поверхности стенки н/п к холодной среде (жидкости или газу) (теплообмен происходит за счет конвекции + излучение). Основные факторы, определяющие Кнп: вид и конструктивные особенности н/п и температурный напор Коэффициент теплопередачи вновь разрабатываемых н/п определяют экспериментально. Вид н/п позвояет заранее судить о возможном значении Кнп. Результаты экспериментов по определению Кнп показали, что его можно описать: - для теплоносителя воды: где: m, n, p – экспериментальные коэффициенты, которые определяются для каждого типа н/п; - температурный напор н/п; - температура воздуха в отапливаемом помещении, ºС; - температура теплоносителя соответственно на входе в н/п и на выходе из него, ºС; G – относительный расход воды в н/п, кг/ч, - отношение действительного расхода через н/п к номинальному, принятому при тепловом испытании н/п. При испытании образцов н/п за такой расход принят расход 360 кг/ч (раньше испытание каждого вида н/п проводились при различном номинальном расходе воды: для радиаторов 17, 4 кг/ч, для конвекторов 300 кг/ч).

Схемы движения воды через нагревательный прибор: а) сверху – вниз; б) снизу – вверх; в) снизу - вниз

Тепловой расчет нагревательных приборов (определение поверхности нагрева) , Вт (ккал/ч), где – номинальный условный тепловой поток н/п, по которому выбирают типоразмер прибора, используя каталоги н/п или справочник. – комплексный коэффициент привидения к расчетным условиям. - для воды: - температурный напор н/п (для теплоносителя – воды), ºС; - расход теплоносителя через н/п, кг/ч; b – коэффициент учета атмосферного давления; - коэффициент учета направления движения теплоносителя в н/п; n, p, c – постоянные для данного типа н/п коэффициенты.

Малые циркуляционные кольца в однотрубных системах отопления Малыми циркуляционными кольцами в однотрубной системе отопления являются радиаторные узлы, в которые входят замыкающие участки, подводки к нагревательным приборам и сам нагревательный прибор. Расход воды через нагревательный прибор в системе отопления с трехходовым краном КРТ равен расходу воды по стояку, т. к. рабочее расчетное положение КРТ «полностью открыто» . Стояк в этом случае получается проточнорегулируемым. Расход воды через нагревательный прибор с замыкающим участком и проходным краном КРП определяется коэффициентом затекания воды в нагревательный прибор: где: Gнп - расход воды, проходящей через нагревательный прибор, кг/ч; Gст - расход воды в стояке, кг/ч; αнп = 0 – нагревательный прибор закрыт; αнп = 1 – нагревательный прибор открыт полностью (при КРТ).