Классификация отопительных приборов. Показатель теплового напряжения металла

Отопительные приборы классификация по ряду признаков:

1. В зависимости от преобладающего способа передачи теплового потока отапливаемому помещению на приборы:

– радиационного типа, передающие излучением 50% и более теплового потока;

– конвективного типа, передающие конвективным путем 75 % и более теплового потока;

конвективно – радиационного типа – все остальные;

2. В зависимости от характера внешней теплопередающей поверхности на отопительные приборы:

– с гладкой поверхностью;

– с оребренной поверхностью;

3. В зависимости от вида материала, из которого изготовлены отопительные приборы:

– металлические (изготовленные из металлических материалов);

– комбинированные (изготовленные частично из металлов и частично из неметаллических материалов).

Для того, чтобы ввести следующие признаки классификации отопительных приборов изобразим отопительный прибор в виде параллепипеда (рис. 6.1) и покажем на нем характерные размеры отопительного прибора

Рис. 6.1- Характерные размеры отопительного прибора: - полная высота; - монтажная высота; - длина, – глубина.

4. В зависимости от полной высоты () на приборы:

– плинтнусные ( 200 мм);

–низкие (200< 400 мм);

–средней высоты (400< 650 мм);

–и высокие ( >650 мм).

5. В зависимости от глубины (в) на приборы малой глубины (в 120 мм), средней глубины (120< в 200 мм) и большой глубины ( >200 мм). Для оценки расхода металла на отопительные приборы служит показатель теплового напряжения металла М, Вт/(кг·^оС), который вычисляется по формуле

, (6.1)

где – тепловой поток отопительного прибора, Вт;

- масса металла прибора, кг;

- температурный напор, °С.

6.2. Виды отопительных приборов

Вид отопительного прибора определяется его конструкцией, последняя обуславливает преобладающий способ передачи теплового потока помещению.

Различают следующие виды отопительных приборов: радиаторы, отопительные панели, конвекторы, гладкотрубные и калориферы.

Радиатор – прибор составленный из отдельных колончатых элементов (секций или блоков) с каналами круглой или эллипсоидной формы для прохода теплоносителя (рис.6.2).

Рис.6.2 – Чугунные радиаторы системы отопления

Прибор конвективно-радиационного типа, название его происшедшее от слова «радиация» сохранилось за ним по традиции. Радиаторы – приборы с гладкой поверхностью. Известен радиатор чугунный типа М-140АО с оребренной поверхностью. Буква «О» в обозначении типа радиатора означает «оребренный». Радиаторы изготавливаются из серого чугуна, в России и странах дальнего зарубежья выпускаются радиаторы секционные стальные, например типа «РС-500» (Россия). В бывшем Советском Союзе в годы предшествующие Великой Отечественной войне выпускался керамический радиатор типа инженера Шлезингера, секции которого стягивались стяжными болтами. Секционные радиаторы известны низкие, например 2КП60-300 (2К-двухканальный, П- панельный, 60-длина секции, 300-монтажная высота), средней высоты, например 2КП-90-500, высокие, например М 140 (М-Москва; 140-глубина секции). Радиаторы 2КП60-300 являются приборами «малой» глубины, МС-140 – средней глубины. Чугунный турецкий радиатор «РЕТРО» является прибором большой глубины. Некоторые характеристики радиаторов приведены в табл. 6.1.

В настоящее время широко используются алюминиевые радиаторы. Аллюминиевым радиаторам (рис.6.3) присуща высокая коррозионная стойкость, красивое алюминиевое литье, секционная конструкция, надежность, долговечность, малая масса, высокая теплоотдача за это они заслуживают особое внимание, как у специалистов, так и конкретных потребителей. Известны два варианта алюминиевых радиаторов литые и экструзионные.

Рис. 6.3 – Аллюминиевый радиатор

Литые радиаторы отопления алюминиевые представляют собой набор цельно-отлитых секций, такая конструкция выдерживает более высокое давление в отопительной системе, чем конструкция экструзионных радиаторов, секция которых состоит из трех соединенных между собой механическим способом элементов. Современные технологии производства экструзионных алюминиевых радиаторов предусматривают прочное герметичное соединение элементов оригинальной конструкции предоставляющую очень высокую теплоотдачу. Тем не менее, основным требованием эксплуатации радиаторов отопления алюминиевых является поддержание необходимого уровня кислотности (pH) теплоносителя в системе для исключения окислительных процессов а также обеспечения более продолжительного срока эксплуатации. Кроме того, алюминиевые радиаторы, как и все другие подвержены к завоздушиванию если в отопительных приборах происходит процесс газообразования или проект отопительной системы не учитывает газоотводов.

Биметаллические радиаторы (рис.6.4) успешно совмещают достоинства алюминиевых и стальных радиаторов: низкие требования к качеству теплоносителя, высокую устойчивость к механическим повреждениям, высокое рабочее давление и теплоотдачу. Однако при всех своих преимуществах биметаллические радиаторы отопления не лишены и недостатков, главным из которых является появление в процессе эксплуатации посторонних звуков при нагревании, что обусловлено разницей коэффициентов расширения при нагревании стали и алюминия. Именно нагрев биметаллических радиаторов до высоких температур может привести к их быстрому выходу из строя. Однако, несмотря на столь существенный недостаток, средний срок службы биметаллических радиаторов в большенстве случаев значительно превышает срок службы цельнометаллических аналогов.

а)	б)

Рис. 6.4 –Биметаллический радиатор: а)внешний вид; б) медно-аллюминиевый

радиатор в разрезе

Современные биметаллические радиаторы отопления являются оптимальным вариантом для реализации поквартирного отопления. Особенно следует отметить оригинальный узел соединения секций, что существенно упрощает монтажные и демонтажные работы.

Отопительные панели – приборы, не имеющие просветов по фронту, у которых размер называемый глубиной значительно меньше высоты и длины. Этот вид отопительных приборов принято подразделять на две подгруппы: а) бетонные отопительные панели (рис.6.5) и б) стальные панели (рис.6.6).

Рис.6.5 – Бетонная отопительная панель	Рис.6.6 – Стальная отопительная панель

Бетонные отопительные панели представляют собой нагревательный элемент из труб заделанный в массив бетона. Для изготовления нагревательного элемента обычно используют стальные трубы по ГОСТ 3262 обыкновенные или трубы стальные по ГОСТ 10704 со стенками такой же толщины. Известны бетонные отопительные панели, в которых нагревательный элемент выполнен из стеклянных (из термостойкого стекла) труб. Известны бетонные отопительные панели, в которых каналы для прохода теплоносителя выполнены из водонепроницаемого бетона (безметальные панели). Бетонные отопительные панели – это приборы конвективно-радиационного типа, только бетонная отопительная панель размещенная в конструкции потолка передает излучением 50% и более теплового потока помещению и относиться к приборам радиационного типа. Бетонные отопительные панели – приборы с гладкой поверхностью. Бетонные отопительные панели, в которых нагревательный элемент выполнен из металлических или стеклянных труб являются приборами комбинированного типа. Бетонные отопительные панели заводами отопительного оборудования никогда серийно не выпускались, они изготавливались на местных заводах железобетонных изделий (заводах ЖБИ). Известны бетонные отопительные панели низкие, средней высоты и высокие, малой, средней и большой глубины.

Стальные панели (рис.6.6) представляют собой два стальных листа толщиной 1,25÷1,5 мм обработанных методом штампа и соединенных по периметру. При соединении стальных листов образуются каналы для прохода теплоносителя вертикальные (РСВ) или горизонтальные (РСГ). Стальные панели – приборы конвективно - радиационного типа. Только стальная панель, размещенная в конструкции потолка, является прибором радиационного типа. Стальные панели – приборы с гладкой поверхностью. Известны стальные панели низкие, средней высоты и высокие, например стальная панель фирмы «Kermi» (рис.6.6) с монтажной высотой равной 900 мм. Все стальные панели – отопительные приборы малой глубины.

Конвекторы принято подразделять на две подгруппы: а) конвекторы с кожухом (рис.6.7) и б) конвекторы без кожуха (рис.6.8).

Конвекторы с кожухом представляют собой ребристый нагревательный элемент заключенный в кожух. Наиболее ярким представителем отопительных приборов подгруппы «а» является конвектор «Комфорт» (рис.6.7), состоящий из двух стальных труб с насаженным на них стальным оребрением (ребристый нагревательный элемент). Кожух образован двумя панелями кожуха, одна называется лицевой, другая тыльной (обе панели съемные) и двумя боковыми щитками. В настенных конвекторах (предназначенных для навески на стену) тыльная панель кожуха отсутствует, а ее роль выполняет поверхность стены. С помощью кожуха реализуется так называемый «эффект дымовой трубы», то есть создание тяги для увеличения скорости движения воздуха у внешней теплопередающей поверхности нагревательного элемента с целью увеличения коэффициента теплопередачи. Например, если принять теплопередачу ребристого нагревательного элемента за 100%, потом снабдить его кожухом высотой 400 мм, то теплопередача нагревательного элемента увеличиться до 130%. С помощью кожуха отопительному прибору придаются соответствующие эстетические показатели. Конвектор «Комфорт» снабжен воздушным клапаном для регулирования теплопередачи отопительного прибора «по воздуху». Воздушный клапан представляет собой стальную пластину, закрепленную шарнирно, имеющую четыре фиксированных положения. Считается, что при горизонтальном положении клапана его теплопередача уменьшается в три раза. Преимуществом такого способа регулирования является сохранение постоянного расхода теплоносителя в отопительных приборах и исключение фактора «прикипания» регулировочных элементов к корпусу крана при регулировании теплопередачи «по теплоносителю». Следующим элементом конвектора «Комфорт» является воздуховыпускная решетка, которая образована двумя балочками воздуховыпускной решетки. Назначение воздуховыпускной решетки – эстетическое оформление воздуховыпускного отверстия.

Рис.6.7– Конвектор с кожухом	Рис.6.8– Конвектор без кожуха

Конвектор без кожуха представляет собой отопительный прибор, в котором функции кожуха выполняет оребрение нагревательного элемента. Одним из представителей отопительных приборов подгруппы «б» является конвектор «Аккорд» (рис.6.8).

Конвектор «Аккорд» представляет собой две стальные трубы расположенные в два ряда по вертикали, на которые насажено оребрение из стали в плане в виде буквы «П» русского алфавита. Конвектор предназначен для навески на стену, при этом роль лицевой панели кожуха (по аналогии с конвектором с кожухом) выполняет оребрение, а роль тыльной панели выполняет поверхность стены.

Конвекторы являются отопительными приборами конвективного типа. Все конвекторы – приборы оребренные. Изготавливаются конвекторы из металлов (стали – основная масса, чугуна, например, конвектор ЛТ, алюминия, например, конвектор ЛАК). Конвекторы известны плинтусные, например «Прогресс», низкие, например «Комфорт – 20М», средней высоты и высокие, например «КВ». Известны конвекторы малой глубины, например «Двина», средней глубины, например «Универсал С» и большой глубины, например «КВ»

Гладкотрубные приборы – это приборы составленные из нескольких соединенных вместе труб образующих каналы колончатый (регистр) (рис.6.9) или змеевиковый (змеевик) (рис.6.10) формы для теплоносителя.

Приборы конвективно – радиационного типа, выполняются из металлических и стеклянных труб Ø 25÷200 мм и более. Могут быть плинтусного типа, низкие, средней высоты и высокие, малой глубины, средней и большой. Гладкотрубные приборы заводами отопительного оборудования серийно, кроме полотенцесушителей, никогда не выпускались. В настоящее время СООО «Альфа- Калор» выпускает полотенцесушители типов ПС3КДу25÷ПСДу32 L=600мм.

Рис.6.9– Колончатый гладкотрубный прибор	Рис.6.10 – Гладкотрубный прибор змеевиковой формы

При конструировании гладкотрубных отопительных приборов следует иметь ввиду, что размещать элементы отопительного прибора более чем в три ряда по вертикали нежелательно. При большей рядности коэффициент теплопередачи прибора значительно уменьшается по сравнению с коэффициентом теплопередачи трубы, расположенной в один ряд по вертикали.

Калориферы – компактные отопительные приборы значительной площади внешней поверхности, образованной несколькими рядами оребренных трубок.

Известны случаи применения калориферов для решения вопросов только отопления, например,в рециркуляционых нагревателях и рециркуляционых установках воздушного отопления. В основном же они применяются в качестве воздухонагревателей вентиляционных установок. Конструкции калориферов подробно рассматриваются в курсе «Вентиляция». Таблица 6.1