 |
Регулирование теплового потока отопительного прибора
|
|
|
|
Площадь нагревательной поверхности отопительного прибора определяется расчетной величиной теплового потока от теплоносителя в помещение. При эксплуатации прибора расчетные условия имеются далеко не всегда. На температурный режим помещения, выбранный при расчете площади нагревательной поверхности прибора, влияют такие внешние (по отношению к системе отопления) факторы, как изменение температуры наружного воздуха, воздействие ветра и солнечной радиации, бытовые и технологические тепловыделения и т. п. Для под-держания температурного режима помещения на заданном уровне необходимо изменение теплового потока отопительного прибора в процессе эксплуатации.
При проектировании системы отопления предусматриваются мероприятия для эксплуатационного регулирования теплового потока приборов. Однако проведение этих мероприятий может дать эффект только до достижения расчетной величины теплового потока как максимума
теплопередачи для данной площади отопительного прибора.
Эксплуатационное регулирование теплового потока отопительных приборов может быть качественным и количественным. Качественное регулирование достигается изменением температуры теплоносителя, подаваемого в систему отопления. Качественное регулирование по месту осуществления может быть центральным, проводимым на тепловой станции, и местным, выполняемым в тепловом пункте здания.
Местное качественное регулирование должно дополнять центральное регулирование, которое проводится с ориентацией на некоторое обезличенное здание в районе действия станции. Кроме того, оно может нарушаться по различным причинам, в том числе из-за необходимости нагревания воды в системе горячего водоснабжения до определенной температуры. При местном регулировании учитывают особенности каждого здания, системы отопления и даже ее отдельной части
|
|
|
Качественное регулирование в системе водяного отопления осуществляется путем изменения температуры воды, направляемой в приборы, и поддержания именно той температуры воды, при которой тепловыми потоками от приборов обеспечивается необходимый температурный режим помещений здания.
Количественное регулирование теплового потока отопительного прибора осуществляется путем изменения количества теплоносителя (воды или пара), подаваемого в систему или прибор. По месту проведения оно может быть не только центральным и местным, но и индивидуальным, то есть выполняемым у каждого отопительного прибора.
Индивидуальное количественное регулирование теплового потока от водяных приборов необходимо еще и потому, что сама система водяного отопления испытывает внутреннее возмущающее воздействие силы гравитации, связанное с местным качественным регулированием.
При индивидуальном количественном регулировании тепловой поток от водяного прибора определенного размера изменяется вследствие изменения средней температуры воды в нем.
Эксплуатационное регулирование теплопередачи отопительных приборов может быть автоматизировано. Местное автоматическое регулирование в тепловом пункте здания проводится по основному фактору внешнего возмущающего воздействия на температурный режим его помещений — по изменению температуры наружного воздуха. Индивидуальное автоматическое регулирование теплопередачи прибора осуществляется по отклонению регулируемого параметра — температуры воздуха в помещении от заданного уровня.
Для индивидуального автоматического регулирования применяют регуляторы прямого и косвенного действия. Принцип работы индивидуального терморегулятора прямого действия основан на использовании явления изменения объема жидкости при изменении ее температуры.
|
|
|
Изменение объема жидкости в термобаллоне непосредственно вызывает перемещение клапана регулятора в потоке основного теплоносителя.
В индивидуальных регуляторах температуры косвенного действия обычно используется электрическая энергия (с термореле во внешней цепи) для нагревания термобаллона (сильфона) уменьшенного объема. Элементы систем центрального отопления который, в свою очередь, связан со штоком регулирующего клапана. Сильфон частично наполнен легко испаряющейся жидкостью. Давление паров жидкости в сильфонной камере изменяется, растяжение и сжатие сильфона вызывают перемещение клапана регулятора. В других конструкциях электрическая энергия используется для управления соленоидным вентилем двухпозиционного действия.
Для индивидуального ручного регулирования теплового потока отопительных приборов применяют краны и вентили. Вращением маховика и шпинделя вентиля можно увеличивать или уменьшать расстояние между золотником, насаженным на шпиндель, и седлом, то есть изменять площадь кольцевого отверстия для прохода теплоносителя через вентиль. При водяном отоплении с расчетной температурой воды ниже 100°С для индивидуального регулирования используют краны различной конструкции.
В двухтрубных системах с их параллельным (по направлению движения воды в стояке) присоединением приборов краны индивидуального регулирования должны иметь повышенное гидравлическое сопротивление и обеспечивать возможность проведения монтажно-наладочного (первичного) и эксплуатационного (вторичного) количественного регулирования. Эти краны должны быть кранами «двойной регулировки».
В однотрубных системах водяного отопления краны индивидуального регулирования должны обладать незначительным гидравлическим сопротивлением, так как их устанавливают последовательно по направлению движения воды и, следовательно, их сопротивление суммируется. Это относится прежде всего к кранам (например, трехходовым) для проточно-регулируемых однотрубных стояков. Краны для однотрубных стояков с замыкающими участками должны оказывать минимальное сопротивление затеканию воды в приборы, поэтому используют краны
|
|
|
проходного или шиберного типа, клапан которых можно ставить вдоль потока или совсем выводить из потока воды.
Краны индивидуального регулирования для однотрубных систем, действующих, как правило, в достаточно устойчивом гидравлическом режиме, могут не иметь приспособлений для первичного регулирования и быть кранами только эксплуатационного (вторичного) регулирования.
При индивидуальном количественном регулировании тепловой поток прибора и температура помещения изменяются постепенно — прибор обладает тепловой инерцией. Зависимость изменения температуры помещения во времени при количественном регулировании носит название разгонной характеристики отопительного прибора. Разгонная характеристика обусловливается видом прибора и теплоносителя.
Наибольшей тепловой инерцией обладают бетонные отопительные панели, и их разгонная характеристика имеет вид пологой кривой. Тепловая инерция стальных панелей и конвекторов меньше инерции чугунных радиаторов и тем более бетонных панелей, поэтому процесс регулирования их теплового потока ускорен.
2.1.15.Гидравлический расчет системы водяного отопления
Трубопроводы в системе отопления выполняют важную функцию распределения теплоносителя по отдельным отопительным приборам. Они являются теплопроводами, задача которых состоит в передаче определенного расчетного количества тепла каждому прибору.
Система водяного отопления представляет собой разветвленную закольцованную сеть труб и приборов, заполненных водой. Вода в течение отопительного сезона находится в постоянном кругообороте. По трубам (теплопроводам) нагретая вода распределяется по приборам, охлаж- денная в приборах вода собирается воедино, нагревается в теплообменнике и вновь направляется к приборам. Теплопроводы предназначены для доставки и передачи в помещение обогреваемого здания необходимого количества тепловой энергии. Так как теплопередача происходит при охлаждении определенного количества воды, требуется выполнить гидравлический расчет системы.
|
|
|
Гидравлический расчет проводится по законам гидравлики. Расчет основан на следующем принципе: при установившемся движении воды действующая в системе разность давления (насосногo и естественного) полностью расходуется на преодоление сопротивления движению. Правильный гидравлический расчет предопределяет работоспособность системы отопления. Точный расчет системы связан с решением большого числа нелинейных уравнений.
Решение затрудняется при выполнении требований СНиП применять трубы по имеющемуся сортаменту. В этих условиях гидравлический расчет заключается в подборе по сортаменту площади поперечного сечения (диаметра) труб, достаточной для подачи нужного количества воды в приборы системы. Потери давления при перемещении требуемого количества воды по трубам принятого диаметра определяют гидравлическое сопротивление системы.
Гидравлическое сопротивление системы, как установлено, должно соответствовать действующей разности давления, а в расчетных условиях циркуляции воды расчетному циркуляционному давлению
Гидравлический расчет выполняют по пространственной схеме системы отопления, вычерчиваемой обычно в аксонометрической проекции. На схеме системы выявляют циркуляционные кольца, делят их на участки и наносят тепловые нагрузки. В циркуляционное кольцо могут быть включены один (двухтрубная система) или несколько (однотрубная система) отопительных приборов и всегда теплогенератор, а также побудитель циркуляции теплоносителя в на-
сосной системе отопления.
Рассмотрим некоторые понятия. Участком называют трубу постоянного диаметра с одним и тем же расходом теплоносителя. Последовательно соединённые участки, образующие замкнутый контур циркуляции воды через теплогенератор, составляют циркуля-ционное кольцо системы.
Тепловая нагрузка прибора (точнее прибора с прилегающим этажестояком) принимается равной расчетным теплопотерям помещений Qп (за вычетом теплопоступлений, если они имеются).
Тепловая нагрузка участка Qуч составляетсяиз тепловых нагрузок приборов, обслуживаемых протекающей по участку водой:
Qуч=ƩQп.
Для участка подающего теплопровода тепловая нагрузка выражает запас теплоты в протекающей горячей воде, предназначенной для последующей (на дальнейшем пути воды) теплопередачи в помещения; для участка обpaтногo теплопровода потери теплоты протекающей охлажденной водой при теплопередаче в помещения (на предшествующем пути воды). Тепловая нагрузка участка предназначена для определения расхода воды на участке в процессе гидравлического расчета.
|
|
|
Расход воды на участке Gуч при расчетной разности температуры воды в системе tг—t0 с учётом дополнительной теплоотдачи в помещении находится по следующей формуле:
где Gуч--тепловая нагрузка участка, найденная по предыдущей формуле;
β1--поправочный коэффициент, учитывающие дополнительную теплопередачу через дополнительную площадь (сверх расчётной) приборов, принятых к установке; для радиаторов и конверторов β1=1,03÷1,08; для ребристых труб β1=1,13;
β2—поправочный коэффициент, учитывающий дополнительные теплопотери вследствие размещения отопительных приборов у наружных ограждений; при установки у наружной стены секционного радиатора или конвертора типов КН и КО—β2=1.02, конвертора КА—1,03, панельного радиатора—1,04;
с-- удельная массовая теплоемкость воды, равная 4,187 кДж/ (Kг. К).
Для получения расхода воды на участке в кг/ч тепловую нагрузку в Вт следует выразить в кДж/ч, то есть. умножить на 3600:1000=3,6.
|
|
|
