Тепловой расчет отопительных приборов. Количество секций для конкретного помещения

Глава 5. Тепловой расчет отопительных приборов

Тепловой расчет отопительных приборов заключается в подборе числа секций или типоразмера прибора для конкретного помещения.

Смысл расчета заключается в том, чтобы данные условия установки прибора привязать к номинальным, а затем по справочнику подобрать отопительный прибор с учетом тепловыделений от труб, проложенных в помещении.

Тепловая нагрузка на прибор:

Qпр = Qпот-bтр·Qтр, Вт,

(5.1)

где     Q_пот - теплопотери помещения, Вт;

Q_тр - теплота, поступающая в помещение от нагретых труб, Вт;

b_тр - поправочный коэффициент, учитывающий полезную долю теплоотдачи теплопроводов в помещение; для открытой прокладки принимается 0,9, для скрытой - 0,5.

Если в помещении устанавливается несколько приборов, то Q_прделится на число приборов.

Теплопоступление в помещение от труб вычисляются по формуле:

Qтр = qв·lв + qг·lг ,

(5.2)

где     q_в  , q_г - теплоотдача одного метра соответственно вертикальных и горизонтальных труб, Вт/м, принимается по табл. II.22 [4];

l_в  , l_г - длина вертикальных и горизонтальных труб, м, измеряется по чертежам.

Для определения значений q_в и q_г необходимо знать диаметр трубопроводов и их температуру.

Диаметры труб принимаются из гидравлического расчета, а температура рассчитывается по нижеследующей методике.

Принимаем, что температура поверхности трубопроводов перед первыми по ходу теплоносителя приборами равна расчетной температуре воды (рис. 10):

tтр1 = tГ.

Температура t_тр2 определяется по формуле:

,

(5.3)

где     Q_пр^II- тепловая нагрузка, приходящаяся на прибор III этажа без учета тепловыделений от труб, Вт;

Q_ст - тепловая нагрузка на рассматриваемый стояк, Вт;

t_Г., t₀ - расчетные параметры теплоносителя в системе отопления, °С.

В общем случае температура поверхности труб других отрезков стояка определяется по формуле:

,

(5.4)

где      - тепловая нагрузка, приходящаяся на предыдущие по ходу теплоносителя приборы, без учета тепловыделений труб, Вт.

Для последней части стояка должно получаться t_тр.= t₀.

Для двухтрубных систем отопления можно принять температуру подающей трубы равной – t_Г.,а обратной - t₀ .

Затем приступают к определению требуемого номинального теплового потока:

,

(5.5)

где     j_к - комплексный коэффициент приведения номинального условного теплового потока прибора Q_н.у к расчетным условиям;

,

(5.6)

где     Dt_ср - разность средней температуры воды в приборе и температуры воздуха в помещении, °С;

G_пр - расход воды в приборе, кг/ч;

b - коэффициент учета атмосферного давления; допускается принять b=1;

y - коэффициент, учитывающий направление движения теплоносителя воды в приборе снизу-вверх (штуцеры расположены в вертикальной плоскости), определяется по табл. 9.11 [4];

n, p, c - экспериментальные числовые показатели, табл. 9.2 [4];

,

(5.7)

где     t_вх , t_вых - температура воды на входе и выходе из прибора, °С;

t_в - температура воздуха в помещении, °С.

Температуру t_вх можно принять равной температуре t_тр для соответствующей части трубопровода. Температура теплоносителя на выходе из прибора определяется по формуле:

,

(5.8)

где     с - удельная теплоемкость воды при соответствующей температуре, Дж/(кг·°С), табл. I.6 [4].

Для двухтрубных систем t_вх = t_Г, t_вых = t₀.

Расход воды через прибор определяется по формуле:

Gпр = a·Gст,

(5.9)

где     a - коэффициент затекания воды в прибор, определяется по табл. 9.3 [4];

G_ст - расход воды в стояке, кг/ч,

.

(5.10)

После этого уточняется способ установки прибора. Если прибор устанавливается открыто, неокрашенным у наружной стены, то по значению Q_н.т. и по табл. Х.1 [4] выбирают отопительный прибор. При этом тепловой поток выбранного прибора не должен уменьшаться более чем на 60 Вт при Q_пр >1200 Вт или более чем на 5% при Q_пр £1200 Вт.

Для секционных приборов минимально допустимое число секций определяют по формуле:

,

где     Q_н.у - номинальный условный тепловой поток одной секции радиатора, Вт.

Если отопительный прибор окрашивается, то необходимо учесть влияние краски в соответствии с табл. 9.6 [4]. На теплоотдачу приборов с ребристой поверхностью окраска практически не влияет.

При установке приборов в нишах под подоконниками, закрытыми декоративными экранами и т.д. изменение теплоотдачи прибора учитывается при помощи коэффициента b₄, табл. 9.12 [4], и прибор подбирается уже по значению Q¢_н.т.:

Q¢н.т = Qн.т·b4 ,

где     Q¢_н.т. - требуемый номинальный тепловой поток с поверхности прибора с учетом способа установки прибора, Вт.

Секционные радиаторы с числом секций более 20 проектируют с разносторонней подводкой.

Для лучшего понимания изложенного материала приводится пример.

Пример 5.1. Определить число секций чугунного секционного радиатора М-140АО, устанавливаемого на расстоянии 40 мм от подоконника, без ниши, на последнем этаже трехэтажного здания (рис. 15).

Теплопотери помещения составляют 1500 Вт, температура воздуха t_в =18°С. Система отопления - однотрубная с верхней разводкой. Параметры теплоносителя: t_Г =95°С, t_о =70°С; тепловая нагрузка на стояк - 4000 Вт, диаметр - 20 мм, прокладка труб открытая. Геометрические размеры указаны на рис. 15.

Определим тепловую нагрузку на прибор. Для этого необходимо рассчитать температуру поверхности теплопроводов. Примем, что температура поверхности трубы перед радиатором составляет t_тр =95°С, а температуру поверхности труб после радиатора вычислим по (5.3) (рассматриваем случай, когда вся вода идет через радиатор):

°С.

Удельные тепловыделения (с 1 погонного метра, табл. II.22 [4]) и длина трубопроводов соответственно составят:

- при температуре поверхности t_тр1 =95°С:

для вертикального стояка –	qв =84 Вт/м;	lв =2,3 м;
для горизонтальной подводки–	qг =105 Вт/м;	lг =0,5 м;

- при температуре t_тр1 =85,6°С:

для вертикального стояка –		lв =0,2 м;
для горизонтальной подводки–	qг = 89 Вт/м;	lг =0,5 м.

Тепловыделениями обходного участка пренебрегаем. По (5.2) имеем:

Qтр =2,3·84+0,5·105+0,5·89=290 Вт.

Таким образом, тепловая нагрузка на прибор составит (5.1):

Qпр =1500-0,9·290=1239 Вт.

После этого рассчитаем комплексный коэффициент приведения j_к, для чего определим расход воды через прибор, равный расходу воды в стояке (5.10), и средний температурный напор между прибором и воздухом помещения (5.7):

кг/ч; °С.

Следовательно, по (5.6) имеем:

.

Значение показателей степени п и р взяты из табл. 9.2 [4]. Значит, требуемый номинальный тепловой поток Q_нт равен (5.5):

Вт.

Так как радиатор устанавливается под подоконником, на расстоянии 40 мм от него, то по табл. 9.12 [4] выбираем коэффициент b₄ =1,05 и подбор числа секций уже производим по значению:

=1191·1,05=1251 Вт.

Номинальный условный тепловой поток одной секции радиатора М-140АО составляет Q_н.у = 178 Вт (табл. Х.1 [4]). Тогда минимально допустимое число секции прибора равно:

секций.