Опубликовано 18 мая 2022 Рубрика: Теплотехника | 34 комментария
Сколько тепла отдает воздуху помещения стояк или лежак системы отопления? На сколько градусов остывает вода в изолированной воздушной теплотрассе? Как правильно и экономично выполнить теплоизоляцию трубопровода? Используя представленную далее…
…программу в Excel, можно оперативно получить точные ответы на эти и другие вопросы!
Объект исследований — труба с теплоносителем — водой, окруженная воздушным пространством.
Очередные пользовательские функции (ПФ) Полковова Вячеслава Леонидовича выполняют автоматический расчет теплоотдачи трубы с теплоизоляцией поверхности и без таковой в любом пространственном положении.
Напомню, что пользовательской функцией (ПФ-функцией, UDF-функцией) в Excel называется программа (макрос), записанная на языке VBA в программном модуле файла, и имеющая вид:
y=f (x1, x2, x3, …, xn), где:
- y – значение функции (искомый расчетный параметр);
- x1, x2, x3, …, xn – значения аргументов функции (исходные данные).
Чуть подробнее о работе с пользовательскими функциями можно посмотреть в предыдущей статье на блоге и почитать в Интернете.
Для каких систем нужен расчёт?
Коэффициент теплоотдачи считается для тёплого пола. Всё реже эта система делается из стальных труб, но если в качестве теплоносителей выбраны изделия из этого материала, то произвести расчёт необходимо. Змеевик – ещё одна система, при монтаже которой необходимо учесть коэффициент отдачи тепла.
Радиатор из стальных труб
Регистры – представлены в виде толстых труб, соединённых перемычками. Теплоотдача 1 метра такой конструкции в среднем – 550 Вт. Диаметр же колеблется в пределах от 32 до 219 мм. Сваривается конструкция так, чтобы не было взаимного подогрева элементов. Тогда теплоотдача увеличивается. Если грамотно собрать регистры, то можно получить хороший прибор обогрева помещения – надёжный и долговечный.
Изготовление батареи отопления из профильной трубы
Радиатор отопления является таким устройством, которое могут изготовить не только промышленные компании, но и хозяева домов, включая новичков в этом деле. Правда, последним придется потратить немало времени.Наиболее просто изготавливать батарею из профильной трубы с квадратной или прямоугольной формой в разрезе. Это потому, что она не крутится, и ее легко зафиксировать, что позволяет сосредоточиться на выполнении всех сварочных работ и работ, связанных с резкой металла.
Устройство радиатора отопления из трубы профильной является таковым:
- 3 горизонтальные трубы;
- 4 вертикальные перемычки;
- 6 заглушек;
- приваренные к концам верхней и нижней трубы муфточки с внутренней резьбой.
Вертикальные перемычки размещаются у концов труб и позволяют воде попадать с верхней трубы в нижнюю.
Как оптимизировать теплоотдачу стальной трубы?
В процессе проектирования перед специалистами встаёт вопрос, как уменьшить или увеличить теплоотдачу 1 м. стальной трубы. Для увеличения требуется изменить инфракрасное излучение в большую сторону. Делается это посредством краски. Красный цвет повышает теплоотдачу. Лучше, если краска матовая.
Расчет
Другой подход – установить оребрение. Оно монтируется снаружи. Это позволит увеличить площадь теплоотдачи.
В каких же случаях требуется параметр уменьшить? Необходимость возникает при оптимизации участка трубопровода, расположенного вне жилой зоны. Тогда специалисты рекомендуют утеплить участок – изолировать его от внешней среды. Делается это посредством пенопласта, специальных оболочек, которые производятся из особого вспененного полиэтилена. Нередко используется и минеральная вата.
Применение теплоизоляционных материалов
Наверное, первое, что приходит в голову при необходимости сохранить максимум тепла внутри трубы – это обмотать ее теплоизоляционным материалом. В конце прошлого века для этих целей применяли утеплитель из стекловолокна с дополнительной обмоткой негорючей тканью (данный способ рекомендован нормативной базой). Еще чуть раньше активно использовались растворы гипса или цемента, то есть теплоизоляция получалась твердой. В действительности же нерадивые сантехники нередко просто обматывали трубы старой ветошью, в надежде, что никто не проконтролирует.
Обилие современных материалов, например накладки на трубы из пенопласта, разрезные полиэтиленовые оболочки, минеральная вата и прочие, позволяет выполнить теплоизоляцию отопительных труб намного более качественно. И в новостройках такие материалы с успехом применяются. Тем не менее, отсталость ЖЕКов зачастую приводит к тому, что трубы по старинке обматывают тряпьем.
Производим расчёт
Формула, по которой считается теплоотдача следующая:
Q = K*F*dT, где
- К – коэффициент теплопроводности стали;
- Q – коэффициент теплоотдачи, Вт;
- F – площадь участка трубы, для которого производится расчёт, м2 dT – величина напора температуры (сумма первичной и конечной температур с учётом комнатной температуры), ° C.
Коэффициент теплопроводности K выбирается с учётом площади изделия. Зависит его величина и от количества ниток, проложенных в помещениях. В среднем величина коэффициента лежит в пределах 8-12,5.
dT называется также температурным напором. Чтобы параметр высчитать, нужно сложить температуру, которая была на выходе из котла, с температурой, которая зафиксирована на входе в котёл. Полученное значение умножается на 0,5 (или делится на 2). Из этого значения вычитается комнатная температура.
dT = (0,5*(T1 + T2)) — Tк
Если стальная труба изолирована, то полученное значение умножается на КПД теплоизоляционного материала. Он отражает процент тепла, который был отдан при прохождении теплоносителя.
Регистры
Самая простая конструкция радиаторов отопления – регистры. Это заваренные с торцов трубы среднего или большого диаметра, одиночные или соединенные в секции трубками-перемычками. Их можно увидеть в подъездах, на промышленных объектах или в частных домах с индивидуальным отоплением.
Стальные трубопроводы считаются традиционными для устройства систем водоснабжения, водоотведения и подземной подачи газа
Чтобы повысить их тепловую мощность используют метод увеличения площади – наваривают тонкие металлические пластины. Это улучшает теплоотдачу батареи почти в полтора раза. Примерно такой же теплопередачей обладают компактные радиаторы – ближайшие родственницы чугунных батарей-гармошек. Хотя до панельных биметаллических приборов им, конечно, далеко.
Чтобы теплоотдача радиаторов отопления была максимальной, используют простой и незатратный метод конвекции. Этот способ заключается в правильном навешивании прибора. Его устанавливают как можно ближе к полу, где скапливается холодный воздух, но оставляют необходимые для циркуляции зазоры, в том числе и у самой стены.
При таком монтаже секции батареи соприкасаются со средой, имеющей минимально возможную в данных условиях температуру, то есть увеличивается тепловой напор. А нагретый регистрами воздух благодаря оставленным зазорам беспрепятственно поднимается вверх, и помещение протапливается быстрее.
Отличный метод – увеличить площадь передающей тепло поверхности. Делают это разными способами:
- Наращиванием общей длины нагревательных труб путем формирования из них U-образных регистров.
- Оребрением – строго говоря, этот способ увеличивает не конкретно теплопроводность стальной трубы, а всего радиатора, но мощность возрастает на 50%.
- Увеличением количества секций.
Лучшей теплоотдачей обладают поверхности черного цвета, но далеко не в каждый интерьер впишется такая мрачная батарея, отчего этот способ и не нашел применения. Регистры традиционно продолжают окрашивать в белый цвет.
Использование сшитого полиэтилена для теплого пола
Металлопластик очень удобен в качестве материала для трубопровода, который будет спрятан под вашим полом и должен будет греть ножки вам и вашей семье. Металлопластик многослоен, поэтому он не подвержен или в минимальной степени подвержен коррозии, служит больше пятидесяти лет, трубы имеют большой (от 50 до 500 метров) метраж, кроме того, они обладают малым линейным удлинением при нагревании.
Соединения бывают разъёмные, условно-разъёмные и неразъёмные. К разъёмным фитингам относятся резьбовые и цанговые фитинги; к условно разъёмным – компрессионные, а к неразъёмным – пресс-фитинги. Разумеется, необходимо покупать как сами трубы, так и фитинги только у надёжных и проверенных производителей.
Металлопластиковые трубы для пола имеют множество плюсов, но также у них есть некоторые недостатки. Эти минусы могут оказаться очень существенны, если вы не будете заранее предупреждены о них.
Итак, во-первых, из-за разного коэффициента расширения у полимера и у алюминия может произойти самопроизвольное расширение и/или трубы могут растрескаться (произойдёт явление, которое профессионалы называют расслоением труб). Во-вторых, если вы используете в монтаже резьбовые фитинги, то на их внутренней стороне возможна накипь. Поэтому лучше пользоваться исключительно пресс-фитингами (разумеется, когда это возможно).
Несмотря на ряд существенных недостатков, на сегодняшний день металлопластиковые трубы для нагрева пола – это лучший и наиболее используемый вариант для тех, кому важен уют, долгий срок эксплуатации изделия, а также собственная безопасность и безопасность его семьи. У них хорошая теплопроводность они имеют множественные плюсы.
Достоинства и недостатки
К достоинствам можно отнести простую конструкцию и несложный расчет, доступность материалов. Все это вместе позволяет делать регистры для отопления своими руками.
Следующий положительный момент — большая часть тепла передается при помощи лучистой энергии, а она воспринимается человеком, как более приятная.
Отопительные регистры обычно стоят в подсобных, производственных, вспомогательных помещениях
Следующий плюс — гладкая поверхность, что обеспечивает легкую уборку.
Отличное качество — совместимость с любыми системами — и с естественной и с принудительной циркуляцией.
Минусы тоже имеются: небольшая теплоотдача, подверженность коррозии, не самый привлекательный внешний вид, необходимость регулярной окраски (как выбрать краску читайте тут).
Зачем это нужно?
Безупречная эстетика, смертоносная эффективность
В общем и целом посчитать коэффициент теплоотдачи трубы нужно в двух категориях случаев:
- При расчете нагревательных приборов;
- Чтобы оценить количество потерь тепла на трубопроводах, транспортирующих теплоноситель.
Отопительные приборы
Что за нагреватели используют в качестве отдающих тепло элементов трубы?
Из широко распространенных стоит упомянуть:
- Теплый пол;
- Полотенцесушители и разнообразные змеевики;
- Регистры.
Теплый пол
В качестве нагревательного элемента для водяного теплого пола (есть еще и теплый пол с электрическим подогревом) практически всегда выступают именно трубы; однако использование стальных труб для отопления последнее время стало редкостью.
Причины очевидны: стальная труба подвержена коррозии и уменьшению просвета со временем; монтаж трубы без резьбовых соединений требует наличия сварки; монтаж стальной трубы на трубных резьбах — это всегда потенциальные утечки. А что такое течи в полу, под стяжкой? Мокрый потолок на нижнем этаже или в подвале и постепенное разрушение перекрытия.
Именно поэтому в качестве нагревательного элемента для теплого пола совсем недавно предпочитали использовать змеевики из металлопластиковой трубы ( с обязательным монтажом фитингов вне стяжки), сейчас же в стяжку все чаще укладывается армированный полипропилен.
Он имеет низкий коэффициент теплового расширения и при правильном монтаже не требует ремонта и обслуживания много десятилетий. Применяются и другие пластики.
Теперь это делают так
Совет: обязательно оставьте небольшие зазоры на тепловую деформацию трубы. Армированный полипропилен вытягивается при нагреве меньше неармированного, но все же вытягивается.
Полотенцесушители
Стальные полотенцесушители весьма распространены в домах советской постройки. Еще совсем недавно они были частью типового проекта любого строящегося дома, причем вплоть до 80-х годов всегда монтировались на резьбовых соединениях.
Циркуляционные врезки в элеваторных узлах, обеспечивающие постоянно горячие стояки отопления, тоже появились относительно недавно.
Раз так — режимом работы полотенцесушителя были повторяющиеся охлаждения и нагревы. Расширения — сжатия. Как на это реагировали резьбовые соединения? Правильно. Начинали течь.
Позже, когда полотенцесушители стали частью стояков отопления и загрели круглосуточно, проблема течей отошла на второй план. Сам же размер сушилки (и, соответственно, эффективная площадь теплоотдачи) резко уменьшился. Причина — изменение среднесуточной температуры.
Если раньше змеевик в ванной нагревался лишь тогда, когда владельцы ванной пользовались горячей водой, то теперь грел постоянно.
Экстремалы и теперь устанавливают стальные сушилки в ванных
Регистры
Во многих производственных помещениях, в складах и даже некоторых давно не ремонтировавшихся магазинах внимание привлекает несколько рядов толстых труб под окном, от которых идет ощутимый жар. Перед нами один из дешевейших отопительных приборов эпохи развитого социализма — регистр.
Он представляет собой несколько толстых труб с заваренными торцами и перемычками из тонких трубок. В простейшем варианте это вообще может быть одна толстая труба, идущая по периметру помещения.
Забавно сравнить теплоотдачу стального регистра с занимающей сопоставимый объем в комнате алюминиевой батареей современного образца. Разницы в теплоотдаче в разы.
Как за счет большей теплопроводности алюминия, так и за счет огромной поверхности теплообмена с воздухом у современного решения. Об эстетике в случае регистра говорить, сами понимаете, не приходится вообще.
Однако регистр был решением дешевым и доступным. К тому же крайне редко требовал ремонта или обслуживания: забитая даже наполовину труба продолжала греть, ну а проваренный электросваркой шов течь начинал примерно после пятисотого удара кувалдой.
В самом деле, чему тут ломаться?
Возможные ошибки в установке
Во избежание каких-либо трудностей технического характера после установки, необходимо предусмотреть распространенные ошибки, которые часто допускаются в работе. Так, если установить батареи менее чем в 7 сантиметрах от поверхности пола, то в будущем мы столкнемся со сложностью не только проведения уборки под ними, но также с теплообменом в помещении. И напротив, если установить батареи выше, чем в 15 сантиметрах, то, скорее всего, будут иметь место значительные температурные перепады.
Помимо этого, отдача тепла может ухудшиться, если установить радиатор впритык к стене. Также не забываем, что не стоит закрывать самодельные радиаторы отопления из труб декоративными решетками – это приведет к снижению их мощности.
Замена батарей
Если радиаторы требуется заменить, то к работе желательно приступать в теплое время года. Дело в том, что отопление в этот период отключено, поэтому демонтаж/установку можно будет провести без каких-либо трудностей. Зачастую замена требуется в случае износа оборудования или, как вариант, если необходимо уменьшить кол-во секций. К слову, к замене подготавливаем не только батареи, но и поверхности стен, находящиеся за ними.
Обратите внимание! Шпаклюем, выравниваем и красим стены еще перед монтажом, так как после него, как уже отмечалось выше, сделать это не удастся. Видео – Замена радиаторов
Видео – Замена радиаторов
Сравнение видов батарей отопления — ищем лучший
Ранее мы делали обзор и сравнивали различные виды радиаторов отопления, тем самым выявляя их положительные и отрицательные стороны, в дополнение к этой статье советуем вам ознакомится с данной информацией
