Передача тепла приборами и их размещение

Нагревательные приборы предназначены для нагрева помещений путем передачи тепла от теплоносителя к воздуху через стенки приборов, при этом внутренняя поверхность стенки воспринимает тепло от теплоносителя, а внешняя, омываемая воздухом помещения, тепло отдает.

Теплоотдача прибора характеризуется его коэффициентом теплопередачи К, который выражает количество тепла, отдаваемое 1 м2 поверхности прибора при разности средней температуры теплоносителя в приборе и температуры воздуха помещения в 1°.

Величина коэффициента теплопередачи зависит от целого ряда факторов — вида теплоносителя, его температуры, геометрической формы прибора и способа установки.

При питании паром нагревательные приборы имеют больший коэффициент передачи тепла, чем при питании водой. Это происходит в результате более интенсивного перехода тепла к стенке прибора от пара, нежели от горячей воды. Чем выше температура теплоносителя, тем больше разность температур его и воздуха помещения, а следовательно, и выше коэффициент теплопередачи прибора.

Приборы, имеющие различную форму, имеют и различную величину коэффициента теплопередачи. Гладкостенные приборы во всех случаях имеют больший коэффициент теплопередачи, нежели оребренные. Это объясняется падением температуры по длине ребра, а следовательно, и уменьшением разности температур ребра и воздуха. Кроме того, обращенные друг к другу поверхности двух смежных ребер взаимно поглощают лучистое тепло.

При одной и той же форме на величину коэффициента теплопередачи большое влияние оказывает высота прибора. Объясняется это тем, что верхняя часть прибора омывается воздухом, уже несколько подогретым нижней частью прибора, и тем самым уменьшается разность температур. По этой же причине коэффициент теплопередачи для нескольких рядов установленных друг над другом гладких и ребристых труб меньше, чем для тех же труб при однорядной установке.

Уменьшение теплопередачи труб, установленных в несколько рядов, по сравнению с теплопередачей отдельно стоящей трубы объясняется еще.и взаимным лучепоглощением расположенных близко друг к другу поверхностей труб. Взаимное лучепоглощение имеет место и у боковых поверхностей смежных секций радиаторов. Только внешние боковые поверхности крайних секций приборов передают свое излучение целиком в помещение. Чем больший процент от теплоотдающей поверхности прибора составляет поверхность крайних секций, тем больший коэффициент теплопередачи будет иметь прибор в целом. Поэтому у малых по количеству секций приборов коэффициент теплопередачи больший, чем у приборов с большим числом секций.

При выборе отопительного прибора учитывают назначение помещения и его архитектурно-планировочное решение, длительность пребывания людей в помещении и особенности теплового режима, тип системы отопления, санитарно-гигиенические требования и технико-экономические показатели прибора.

Вертикальный отопительный прибор можно устанавливать в помещении как у наружной, так и внутренней стены. При размещении прибора у внутренней стены помещения не только значительно сокращается протяженность труб, подающих и отводящих теплоноситель от прибора, но и повышается теплопередача последнего в помещение (примерно на 7% в равных температурных условиях) из-за интенсификации теплообмена и устранения дополнительной теплопотери через наружную стену. При всей экономической рациональности такой установки отопительного прибора она допустима лишь в южных районах с короткой и теплой зимой.

В северных районах целесообразно устанавливать отопительный прибор вдоль наружной стены помещения и особенно под окном. При таком размещении прибора увеличивается температура внутренней поверхности в нижней части наружной стены и окна, что повышает тепловой комфорт помещения, уменьшая радиационное охлаждение людей. Кроме того, расположение отопительного прибора под окном препятствует образованию ниспадающего потока холодного воздуха, если нет подоконника, перекрывающего прибор, и движению воздуха с пониженной температурой у пола помещения

Вертикальный отопительный прибор целесообразно размещать возможно ближе к полу помещения (минимальное расстояние от пола 60 мм). При значительном подъеме прибора над полом в помещении создается зона переохлаждения воздуха и поверхности пола, так как циркуляционные потоки нагреваемого воздуха, замыкаясь на уровне установки прибора, не захватывают и не прогревают в этом случае нижнюю часть помещения.

Чем ниже и длиннее сам по себе отопительный прибор, тем ровнее температура помещения и лучше прогревается его рабочая зона. Примером такого отопительного прибора, улучшающего тепловой режим рабочей зоны помещения, может служить плинтусный конвектор без кожуха, который из-за малой теплопередачи на 1 м длины устанавливается по всей длине наружной стены.

Высокий и короткий отопительный прибор создает активный восходящий поток-фонтан теплого воздуха над собой. Не говоря уже о бесполезном перегревании верхней зоны помещения, в этом случае охлажденный воздух опускается по обеим сторонам такого прибора в рабочую зону, вызывая неприятное ощущение «дутья» у сидящих людей.

Способность вертикального отопительного прибора вызывать активный восходящий поток теплого воздуха используется для отопления высокого помещения с тем, чтобы не устанавливать второй ярус приборов. Обычно в помещении высотой более 6 м, особенно если имеются вторые световые проемы в верхней его части, рекомендуется часть отопительных приборов размещать в верхней зоне или под фонарями верхнего света. При использовании в качестве отопительных приборов отдельных радиаторов такая рекомендация, несомненно, должна учитываться. Но при цепочечном размещении радиаторов и конвекторов (особенно типа «Комфорт») мощностью до 1,5—2 кВт на 1 м длины иногда достаточна установка их только в рабочей зоне помещения.

Правило установки отопительного прибора под окном в северных районах может не соблюдаться в помещении, периодически посещаемом людьми на короткое время, или если рабочие места людей в нем удалены от наружного ограждения. Это отклонение от правил может допускаться, например, в производственных помещениях с двухметровым проходом у окон, вестибюлях и лестничных клетках гражданских зданий, складах и тому подобных помещениях. Указанное правило вообще теряет смысл при дежурном отоплении помещения в отсутствии людей.

Особое размещение отопительных приборов требуется в лестничных клетках — своеобразных вертикальных трубах, пронизывающих здания снизу доверху. Естественное движение воздуха в лестничных клетках в зимний период, усиливающееся с увеличением высоты, способствует переносу тепла в верхнюю их часть и, вместе с тем, вызывает переохлаждение нижней части, прилегающей к открывающимся наружным входным дверям. Частота открывания наружных дверей и, следовательно, охлаждение прилегающей части лестницы косвенно связаны с размерами здания и в многоэтажном здании в большинстве случаев выше, чем в малоэтажном. Очевидно, при равномерном размещении отопительных приборов по высоте будет происходить перегревание средней и верхней частей лестничной клетки и соответствующее переохлаждение нижней части.

Таким образом, в лестничных клетках целесообразно концентрировать отопительные приборы в нижней их части, рядом с входными дверями. В малоэтажных зданиях эта рекомендация конструктивно выполнима, в крайнем случае возможен перенос части обычных приборов (20%—в двухэтажных и 30%—в трехэтажных зданиях) на промежуточную площадку между первым и вторым этажами.

В многоэтажных зданиях для отопления лестничных клеток используется рециркуляционный воздухонагреватель — мощный отопительный прибор типа высокого конвектора, размещаемый на первом этаже при входе. Роль нагревателя выполняет либо группа' ребристых труб или радиаторов (при мощности до 5—8 кВт), либо пластинчатый калорифер (при мощности 8—20 кВт и более). Высота» кожуха — стенки канала для нагретого воздуха делается не более высоты одного этажа.

Между входными дверями в здание, т. е. в первом тамбуре со стороны улицы, установка отопительного прибора нежелательна во избежание замерзания воды в нем или в отводной трубе при случайном продолжительном открытии наружной двери.

Присоединение теплопроводов к отопительному прибору может быть одно- и разносторонним. Как известно, теплотехнически преимущество имеет разностороннее присоединение при схеме движения теплоносителя в приборе сверху — вниз. Однако конструктивно более рационально одностороннее присоединение, и оно преимущественно используется на практике. При вертикальном однотрубном стояке это позволяет унифицировать длину подводок к прибору и короткие подводки выполнять горизонтальными (без уклона). Унифицированный узел «обвязки» прибора способствует заводской заготовке его деталей и предварительной обезличенной сборке, что важно для зданий массового строительства.

При двухтрубном стояке рационально применять трубы, подводящие и отводящие теплоноситель от прибора, так называемые «подводки» длиной до 1,25 м. При большем расстоянии от стояка до прибора в обычных случаях целесообразно устанавливать дополнительный стояк. Подводки выполняются с уклоном что затрудняет унификацию узла «обвязки» прибора при двухтрубном стояке.

При одностороннем присоединении труб к приборам не рекомендуется чрезмерное их укрупнение и, в частности, группировка более чем 25 секций чугунных радиаторов (15 секций в системах с естественным движением воды) в один прибор, а также соединение на «сцепке» более двух отопительных приборов.

Разностороннее присоединение труб к прибору применяется в тех случаях, когда горизонтальная обратная магистраль системы находится непосредственно под прибором(или когда прибор установлен ниже магистралей, а также при вынужденной установке крупного прибора или нескольких приборов на «сцепке»

Соединение отопительных приборов на «сцепке» допускается в пределах одного помещения или в том случае, когда последующий прибор предназначается для нерегулируемого отопления второстепенного помещения (коридора, уборной и т.п.). В горизонтальной однотрубной системе приборы (например, конвекторы) соединяются на «сцепке» с движением воды в них по схемам сверху — вниз и снизу — вверх. Движение воды в приборе по схеме снизу — вверх происходит также в вертикальном однотрубном стояке, проточно-регулируемом и с замыкающими участками, смещенными от оси стояка для увеличения затекания воды в прибор.

Присоединение труб к прибору, создающее движение воды в нем по схеме Снизу — вниз, чаще всего делается в горизонтальной однотрубной системе, а также в верхнем этаже здания при вертикальной системе отопления с нижней прокладкой обеих магистралей.

Источники: 1. Передача тепла приборами и их размещение. – Электрон. ресурс – Режим доступа: http://gardenweb.ru/peredacha-tepla-priborami-i-ikh-razmeshchenie

2. Каменев, П.И. Отопление и вентиляция: учебник для вузов в 2- частях. Часть 1 / П.И. Каменев, А.Н. Сканави, В.Н. Богословский. – М.: Стройиздат, 1975. – 483 с.