Отопительные приборы систем водяного и парового отопления
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 прибор а 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.
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.
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.
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.
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.