Расчет отопительных приборов

Отопительные приборы являются основными элементами системы отопления. Они предназначены для передачи тепла помещению от теплоносителя. Размещение отопительных приборов должно быть таким, чтобы температура в помещении распространялась равномерно. По этой причине отопительные приборы в большинстве случаев устанавливают под окнами или у наружной стены в угловом помещении (рис. 1).

Расположение отопительного прибора под оконным проемом

Рис. 1. Расположение отопительного прибора под оконным проемом

Отопительные приборы подразделяются на пять основных видов:

  1. радиаторы секционные;
  2. радиаторы панельные;
  3. гладкотрубные приборы;
  4. конвекторы;
  5. ребристые трубы.

Радиаторы всех типов следует устанавливать на расстоянии не менее:

  • 60 мм – от пола;
  • 50 мм – от нижней поверхности подоконных досок;
  • 25 мм – от поверхности штукатурки стен.

На равномерность температурного поля на внешней поверхности отопительных приборов влияет направление движения теплоносителя внутри прибора, связанное с местами его подвода и отведения, т. е. способ соединения приборов с теплопроводами (рис. 2).

Изменение мощности теплопередачи радиаторов в зависимости от способа присоединения

Рис. 2. Изменение мощности теплопередачи радиаторов в зависимости от способа присоединения

После того как выбраны отопительные приборы, необходимо определить, как они будут подключаться к отопительной системе дома. Существует две основные системы отопления:

  • однотрубная система. Все приборы данной системы связаны одним трубопроводом, подающая труба последующего отопительного прибора является обратной предыдущего. Чем дальше прибор расположен от котла, тем холоднее становится вода, поступающая в прибор. Какая-либо регулировка прибора при этом невозможна, так как всякое изменение сечения прохода воды приводит к уменьшению ее потока во всем кольце;
  • двухтрубная система. Теплоноситель подается по одному трубопроводу (подающий), а отводится по другому (обратный). Отопительные приборы подключаются к стоякам параллельно. Поэтому температура теплоносителя, входящего в приборы на всех этажах здания, одинакова.

Цель расчета отопительных приборов состоит в выборе типа и размера (или количества секций) отопительного прибора при заданных исходных условиях для проектируемой системы отопления.

Порядок расчета.

1. Определяется средняя температура отопительного прибора (двухтрубной системы отопления) tср, °С:

(1)

где tг – температура теплоносителя в подающем трубопроводе, °С (для двухтрубной системы отопления усадебных жилых домов с естественной циркуляцией принимается равной 95 °С);

tо – температура теплоносителя в обратном трубопроводе, °С (принимается равной 70 °С).

2. Определяется средний температурный напор в отопительном приборе. Для двухтрубных систем водяного отопления, в которых каждый прибор подключается к подающему трубопроводу независимо, средний температурный напор (∆tср, °С) в отопительном приборе определяют по следующей формуле:

(2)

где tв – расчетная температура воздуха в отапливаемом помещении.

3. Вычисляется расчетная плотность теплового потока отопительного прибора для теплоносителя (вода), Вт/м2:

(3)

где qном – номинальная плотность теплового потока, принимается по табл. 1.29 или по паспорту изделия, Вт/м2;

tср – средний температурный напор, определяемый по формуле (2), °С;

Gпр – количество воды, проходящее через отопительный прибор, определяется по формуле ниже, кг/ч;

n, p – показатели для определения теплового потока отопительных приборов.

Для чугунных секционных радиаторов с направлением движения теплоносителя сверху вниз и расходом теплоносителя Gпр:

от 18 до 54 кг/ч – n = 0,3, p = 0,02;

от 54 до 536 кг/ч – n = 0,3, p = 0;

от 536 до 900 кг/ч – n = 0,3, p = 0,01.

Таблица 1. Характеристики радиаторов чугунных производства Республики Беларусь

Наименование показателей МС-140М

(рис. 14, a)

Б-3-140-300 2К60П 2К60П-300 2КП-90×500

(рис. 14, б)

2КП100-90×500 1К60П-500
Поверхность теплоотдачи одной секции f1, м2 0,208 0,171 0,183 0,126 0,173 0,184 0,116
Номинальный тепловой поток Qпр, кВт 0,160 0,120 0,126 0,085 0,110 0,140 0,07
Вместимость одной секции, л 1,45 1,27 1,07 0,78 0,9 1,07 0,73
Масса одной секции, кг 6,703 5,38 5,281 3,655 4,7 5,0 3,84
Габариты секции, мм:

а – длина

b – ширина

с – высота

d – межниппельное расстояние

108

140

588

500

98

140

376

300

60

138

576

500

60

138

376

300

60

90

578

500

100

90

578

500

60

61

560

500

qном, Вт/м2 769 701 689 675 636 761 603

а                                                                                                                                   б

Рис. 3. Радиаторы чугунные: a – МС-140М; б – 2КП-90×500

4. Определяется расчетный тепловой поток отопительного прибора Q1, Вт, по расчету здесь.

5. Определяется расчетная площадь отопительных приборов (Fпр, м2) по формуле

(4)

6. Определяется число секций (N, шт.) радиатора по формуле

(5)

где f1 – поверхность теплоотдачи одной секции, определяется по табл. 1, м2;

β3 – поправочный коэффициент, учитывающий число секций в одном радиаторе, рассчитывается по формуле

(6)

β4 – коэффициент, учитывающий способ установки отопительных приборов, принимается по табл. 2.

Таблица 2. Коэффициент β4 учета способа установки отопительного прибора

Способ установки прибора В, мм β4
Без ниши, открыто установлен у стены 1,00
Без ниши, перекрыт подоконной доской
В = 40 мм 1,05
В = 80 мм 1,03
В = 100 мм 1,02

Пример.

Определить количество секций чугунного радиатора МС-140М, установленного под окном у наружной стены без ниши под подоконной доской в жилой угловой комнате.

Исходные данные.

  1. Система отопления – двухтрубная с верхней разводкой.
  2. Температура воды: tг = 95 °С, tо = 70 °С.
  3. Температура в помещении tв = 20 °С.
  4. Расчетный тепловой поток отопительного прибора Q1 = 1353 Вт.
  5. Расстояние от радиатора до подоконной доски В = 80 мм.

Порядок расчета.

1. Определяем среднюю температуру отопительного прибора по формуле (1):

2. Определяем средний температурный напор в отопительном приборе по формуле (2):

3. Определяем количество воды, проходящее через отопительный прибор по формуле:

4. Вычисляем расчетную плотность теплового потока отопительного прибора по формуле (3):

5. Определяем расчетную площадь отопительного прибора по формуле (4):

6. Определяем число секций по формуле (5):

Принимаем к установке 12 секций.

Расчет секций отопительных приборов для всей системы отопления представляется в виде сводной таблицы (табл. 3).

Таблица 3. Расчет отопительных приборов

Номер помещения Температура воздуха внутри помещения tв, °С Расчетный тепловой поток отопительных приборов Q1, Вт Температура теплоносителя на входе в отопительный прибор tг, °С Температура теплоносителя на выходе из отопительного прибора tо, °С Средний температурный напор ∆tср, °С Способ подачи теплоносителя Расход теплоносителя Gпр, кг/ч Расчетная плотность теплового потока qпр, Вт/м2 Поправочные коэффициенты Расчетная площадь поверхности нагрева отопительного прибора Fпр, м2 Число секций N, шт.
β3 β4