4.11. Тепловой расчет приборов

Расход воды через отопительный прибор определяют по формуле:

, кг/ч, (4.21)

где 3,6 – коэффициент перевода Вт в кДж/ч; Q_пр – необходимая теплоотдача прибора, Вт; c – удельная массовая теплоемкость воды, с = 4,2 кДж/кг·К; t_г – температура теплоносителя (воды) перед нагревательным прибором, ºС; t_о – температура теплоносителя (воды) после нагревательного прибора, ºС; β₁ – коэффициент, учитывающий шаг номенклатурного ряда отопительных приборов (табл. 4.2); β₂ – коэффициент, учитывающий место установки прибора (табл. 4.3).

Таблица 4.2

Значения коэффициента β₁

Шаг номенклатурного ряда отопительных приборов, Вт	β1
120	1,02
150	1,03
180	1,04
210	1,06
240	1,08
300	1,13
Для отопительных приборов помещения с номинальным тепловым потоком более 2300 Вт следует принимать вместо β1 коэффициент = 0,5·(1 + β1).

Таблица 4.3

Значения коэффициента β₂

Отопительный прибор	Значения β2 при установке прибора
	у наружной стены, в том числе под световым проемом	у остекления светового проема
Радиатор
чугунный секционный	1,02	1,07
стальной панельный	1,01	1,10
Конвектор
с кожухом	1,02	1,05
без кожуха	1,03	1,07

Средняя температура воды в отопительном приборе с тепловой нагрузкой Q_пр, Вт, присоединенном к стояку (или горизонтальной ветви):

- однотрубной системы отопления

, ºС; (4.22)

- для двухтрубной системы отопления

, ºС, (4.23)

где t_г и t_о – расчетная температура горячей и обратной воды в системе, °С;

α – коэффициент затекания воды в нагревательный прибор (α =0,1…1,0 — определяют по справочной литературе в зависимости от схемы подсоединения рассматриваемого прибора к стояку); – суммарное понижение температуры воды на участках подающей магистрали от начала системы до рассматриваемого стояка (или горизонтальной ветви.), °С; – суммарное понижение температуры воды на участках подающего стояка от магистрали до рассчитываемого прибора, °С, вычисляется по формуле

, ºС, (4.24)

где q_в.i – теплоотдача 1 м трубы на i-ом участке подающего стояка, зависящая от диаметра участка подающего стояка, разности температуры теплоносителя t_г и окружающего воздуха t_в; l_уч.i – длина i-го участка подающего стояка, м; G_{уч. i} – расход воды, кг/час, на i-ом участке подающего стояка.

Величину допускается определять ориентировочно, исходя из средних значений расхода воды и диаметра труб подающего стояка.

Формулу (4.22) применительно к вертикальным однотрубным стоякам в жилых и общественных зданиях заменяют формулой

, ºС, (4.25)

где – сумма дополнительной теплоотдачи труб и приборов до рассматриваемого помещения, Вт; (для одного этажестояка, открыто проложенного, = 115 Вт; скрытого в борозде наружной стены = 230 Вт; изолированного в борозде = 175 Вт).

Для определения поверхности нагревательных приборов используются два способа расчета: первый – по тепловому потоку прибора и второй – по эквивалентной поверхности нагрева (с 1988 г. не применяют).

Расчет по тепловому потоку прибора

Цель расчета – определение суммарной поверхности F_пр, м², нагревательных приборов, количества N нагревательных элементов прибора или приборов.

, м², (4.26)

где Q_от – необходимая теплопередача прибора в рассматриваемое помещение, Вт; 70 – номинальный температурный напор, °С; K_н.у. – номинальный условный коэффициент теплопередачи отопительного прибора, Вт/(м²·К), определяют по справочной литературе или каталогам на отопительные приборы; φ_к – комплексный коэффициент приведения номинального условного теплового потока прибора, предназначенного для выбора типоразмера прибора.

Для наиболее употребительных отопительных приборов K_н.у. приведен в табл. 4.4.

Таблица 4.4

Значения номинального условного коэффициента

теплопередачи отопительных приборов

Тип отопительного прибора	Значения Kн.у
	Вт/(м2·°С)	ккал/(ч·м2·°С)
Радиатор чугунный секционный:
МС-140-98	10,36	8,91
МС-140-108	10,83	9,31
МС-90-108	11,46	9,85
Конвектор с кожухом:
Универсал	5,1 (6,0)*	4,39 (5,2)*
Универсал С	4,93	4,24
* - для шага пластин 12 мм

При теплоносителе воде

, (4.27)

где Δt_ср – разность средней температуры воды t_ср в приборе и температуры окружающего воздуха t_в, °С, ; t_вх и t_вых – температура воды, входящей в прибор и выходящей из него, °С; G_пр – расход воды в приборе, кг/ч (для конвекторов – расход воды в одной трубе конвектора); b – коэффициент учета атмосферного давления в данной местности (принимать по справочной литературе); ψ – коэффициент учета направления движения теплоносителя воды в приборе снизу-вверх (штуцеры прибора расположены в вертикальной плоскости):

, (4.28)

где a = 0,006 – для чугунных секционных и стальных панельных радиаторов типа РСВ1; a = 0,002 – для конвекторов настенных типа «Универсал», «Аккорд» и прибора «Коралл» в двухрядном исполнении по высоте; для остальных приборов ψ = 1; коэффициенты n, p, c – экспериментальные числовые показатели (принимать по справочной литературе).

При теплоносителе паре

, (4.29)

где Δt_н – разность температуры насыщенного пара t_нас и температуры окружающего воздуха t_в, °С: Δt_н = t_нас - t_в .

Значение φ_к , полученное по формуле (4.27) принимают с поправочным коэффициентом 1,03 для чугунных секционных радиаторов и 1,06 для ребристых труб.

Количество N нагревательных элементов прибора:

, штук, (4.30)

где А – площадь нагревательной поверхности элемента прибора, м².

Минимально допустимое число секций чугунного радиатора определяют по формуле:

, штук, (4.31)

где Q_н.у. – номинальный условный тепловой поток одной секции радиатора, Вт, см. табл. 4.5; Q_н.т. = Q_пр / _к, где Q_пр – необходимая теплоотдача нагревательного прибора в помещение, Вт; ₃ – коэффициент учета числа секций в приборе для радиатора типа МС-140, принимаемый по табл. 4.6; ₄ – коэффициент учета способа установки радиатора, см. табл. 4.7; при открытой установке ₄ = 1.

Таблица 4.5

Номинальный условный тепловой поток одной секции радиатора

Тип отопительного прибора	Площадь нагревательной поверхности одной секции, А, м2	Номинальный тепловой поток, Qн.у., Вт
1	2	3
Радиатор чугунный секционный:
МС-140-98	0,244	185
МС-140-108	0,240	174
МС-90-108	0,187	150
Конвектор с кожухом:
Универсал КН20-04к	0,952	400
Универсал-С КН20-1,226к	3,55	1226

Таблица 4.6

Зависимость коэффициента ₃ учета числа секций от числа секций в приборе

Число секций в приборе	До 15	16 - 20	21 - 25
Коэффициент 3	1,0	0,98	0,96

Для радиаторов остальных типов по формуле

, (4.32)

где N – число секций радиатора.

Таблица 4.7

Зависимость коэффициента ₄ от способа установки радиатора

Эскиз установки прибора	Способ установки прибора	А, мм	4
	У стены без ниши и перекрыт доской в виде полки	40	1,05
		80	1,03
		100	1,02
	У стены без ниши и закрыт деревянным шкафом со щелями в его передней стенке у пола и в верхней доске	260	1,12
		220	1,13
		180	1,19
		150	1,25
	В стенной нише	40	1,11
		80	1,07
		100	1,06
	У стены без ниши и закрыт экраном, не доходящим до пола 0,8 А	-	0,9

На теплоотдачу нагревательного прибора влияют конструкция декоративного ограждения, состав и цвет красителя. Окраска заметно изменяет теплоотдачу приборов с гладкой поверхностью (табл. 4.8) и практически не влияет на теплоотдачу приборов с ребристой поверхностью.

Таблица 4.8

Влияние окраски поверхности на теплоотдачу отопительного прибора

Радиатор	Состав и цвет окраски	Изменение теплоотдачи прибора, %
Чугунный секционный	Цинковые белила	+ 2,2
	Терракотовая краска, растворенная в бензине (матовая поверхность)	+ 0,9
	То же, на натуральной олифе (блестящая поверхность)	– 1,7
	Алюминиевая краска, растворенная в нитролаке	– 8,5
Стальной панельный	Алюминиевая краска, растворенная в нитролаке	– 13

Определив для каждого помещения здания исходя из тепловой нагрузки суммарную поверхность F_пр, м², нагревательных приборов с учетом их конструктивного исполнения, места размещения, температуры и вида теплоносителя, соответственно определив и число нагревательных приборов в каждом помещении здания, необходимо перейти к гидравлическому расчету системы отопления.