Тепловой расчет отопительных приборов

Тепловой расчет приборов заключается в определении площади внешней нагревательной поверхности каждого прибора, обеспечивающей необходимый тепловой поток от теплоносителя в помещение. Расчет проводится при температуре теплоносителя, устанавливаемой для условий выбора тепловой мощности приборов. Для теплоносителя воды это максимальная средняя температура воды в приборе, связанная с ее расходом.

В однотрубных системах водяного отопления, когда при последовательном соединенных приборах обычно известна температура воды, входящей в прибор t_вх, а температура воды, выходящей из него t_вых, зависит от расхода воды в приборе G_пр, выражение для определения средней температуры воды в приборе получим следующим образом. Отнимая от температуры t_вх половину Dt_пр (понижение температуры в приборе) и выражая Dt_пр через тепловую мощность Q_пр и расход воды G_пр, получим:

,

где b₁ – поправочный коэффициент, учитывающий теплопередачу через дополнительную площадь приборов (для радиаторов и конвекторов b₁ = 1,03…1,08);

b₂ – поправочный коэффициент, учитывающий дополнительные теплопотери вследствие размещения отопительных приборов у наружных ограждений.

В двухтрубных системах водяного отопления за температуру воды, входящей в каждый прибор, принимают начальную температуру горячей воды в системе t_г, за температуру воды, выходящей из каждого прибора, - конечную температуру охлажденной воды в системе t₀. Тогда средняя температура воды в приборах равна:

,

где t_г – расчетная температура горячей воды, поступающей в систему отопления;

t₀ – расчетная температура охлажденной (обратной) воды, уходящей из системы.

Тепловая мощность прибора, т.е. его расчетная теплоотдача Q_пр, определяется, как известно, теплопотребностью помещения за вычетом теплоотдачи теплопроводов, проложенных в этом помещении.

Площадь теплоотдающей поверхности зависит от принятого вида прибора, его расположения в помещении и схемы присоединения к трубам. Эти факторы отражаются на значении поверхностной плотности теплового потока прибора. Если поверхностная плотность теплового потока прибора известна, то теплоотдача отопительного прибора должна быть пропорциональна площади его нагревательной поверхности:

Q_пр = q_прА_р.

Отсюда расчетная площадь отопительного прибора будет равна:

.

Требуемая теплоотдача отопительного прибора в рассматриваемое помещение определяется по выражению:

Q_пр = Q_п - b_трQ_тр,

где Q_п – теплопотребность помещения, Вт;

Q_тр – суммарная теплоотдача проложенных в пределах помещения нагретых труб стояка (ветви) и подводок, к которым непосредственно присоединен прибор, а также транзитного теплопровода, если он имеется в помещении;

b_тр – поправочный коэффициент, учитывающий долю теплоотдачи теплопроводов, полезную для поддержания заданной температуры воздуха в помещении.

Суммарную теплоотдачу теплопроводов находят по формуле:

,

где k_тр, d_н, l – соответственно коэффициент теплопередачи, Вт/(м²∙°С), наружный диаметр, м, и длина, м, отдельных теплопроводов;

t_т и t_в – соответственно температура теплоносителя и воздуха в помещении, °С.

Теплоотдачу теплопроводов можно приближенно определить по формуле:

,

где q_в и q_г – теплоотдачи 1 м соответственно вертикально и горизонтально проложенных труб, Вт/м, определяемые исходя из диаметра и разности температуры (t_т – t_в) в справочной литературе;

l_в и l_г – длина соответственно вертикальных и горизонтальных теплопроводов помещения, м.

После определения расчетной площади нагревательной поверхности прибора по каталогу приборов подбирается его ближайший торговый размер (число секций или марка панельного радиатора, длина конвектора, ребристой или гладкой трубы). При этом фактическая площадь принятого к установке прибора получается, как правило, больше расчетной (это заранее учитывается в теплоотдаче прибора и расходе теплоносителя введением среднестатистического повышающего коэффициента b₁).

Длина секционных радиаторов зависит от числа секций, составляющих приборы. Число секций радиаторов определяются по формуле:

,

где а₁ – площадь одной секции радиатора, м²;

b₄ – поправочный коэффициент, учитывающий способ установки радиатора в помещении;

b₃ – поправочный коэффициент, учитывающий число секций в одном радиаторе.

Расчетное число секций редко получается целым. При выборе целого числа секций радиатора допускают уменьшение расчетной площади А_р не более чем на 5% (но не более чем на 0,1 м²). Поэтому, как правило, к установке принимают большее ближайшее число секций.

Длина стальных панельных радиаторов определяется размерами выпускаемых марок, а не получается в результате набора стандартных элементов, как при расчете секционных радиаторов. Для увеличения площади прибора, если это необходимо, отдельные марки одноблочных панельных радиаторов (например, типа РСВ и РСГ) могут объединяться в блоки, включающие две расположенные панели.

Если к установке предназначен панельный радиатор определенной площади а₁, м², то число таких радиаторов, размещаемых в помещении открыто будет равно:

.

Число элементов конвекторов без кожуха или ребристых труб в ярусе по вертикали и в ряду по горизонтали определяются по формуле:

,

где n – число ярусов и рядов элементов, составляющих прибор;

а₁ – площадь одного элемента конвектора или одной ребристой трубы принятой длины, м².

Длина греющей трубы l, м, в ярусе или в ряду гладкотрубного прибора составит:

,

где b₄ – поправочный коэффициент, учитывающий наличие декоративного укрытия труб;

n – число ярусов или рядов греющих труб, составляющих прибор;

а₁ – площадь 1 м открытой горизонтальной трубы принятого диаметра, м²/м.