В устройстве систем отопления частных домов и многоквартирных зданий в качестве наиболее часто используемого материала применяют стальные трубы. У многих потребителей возникают вопросы: насколько хороши эти традиционные изделия в своих технических характеристиках? Именно о таком значимом для отопительных систем параметре, как теплоотдача, расскажем более подробно.
Когда имеет значение коэффициент теплоотдачи стальной трубы
Учитывать коэффициент теплоотдачи стальной трубы требуется при проектировании отопительных систем для определения нужного количества нагревательных приборов и выбора котельного оборудования. Этот параметр также имеет значение:
- в подсчете возможных потерь при передвижении теплоносителя по трубопроводам центральных и индивидуальных отопительных систем;
- для выбора оптимальных и наиболее эффективных рабочих размеров отопительных приборов, изготавливаемых из стальных труб (змеевиков (полотенцесушителей), регистров).
Коэффициент теплоотдачи представляет собой расчетную величину, характеризующую интенсивность, с которой стальные трубы отдают тепло окружающей среде. Для расчета теплоотдачи стальных труб применяется формула, в которой в качестве исходных данных учитываются площадь поверхности и температура окружающей среды. Искомый параметр получается из соотношения плотности теплового потока, отдаваемого поверхностью, и разности температур на ней с окружающей средой.
Что важно учитывать в расчете теплоотдачи стальных труб
Среднюю удельную теплопроводность стальных труб принято принимать как 74 Вт/м x К, где К –коэффициент теплоотдачи. Обратите внимание, что это именно усредненный показатель, так как для более детального расчета необходимо учитывать еще и другие критерии, в числе которых:
- Форма труб,
- Площадь поверхности (зависит от диаметра),
- Покрытие труб краской, ее цвет,
- Свойства планируемых к использованию теплоизоляционных материалов,
- Характеристики окружающей среды: температуру, теплопроводность,
- Температуру и скорость перемещения теплоносителя.
Для вычисления площади поверхности стальных труб используется математическая формула, применяемая в определении площади цилиндра.
Для выполнения расчета вам понадобится использование формулы: Q = K x F x dT . В этой формуле:
Q – теплоотдача, измеряемая в Ваттах (Вт),
F – площадь измеряемых труб (для удобства рекомендуется изначально рассчитать теплоотдачу 1м стальной трубы, результат умножить на длины труб одинакового диаметра в системе и получить среднее значение величины труб разных диаметров),
dT – температурный напор. Для получения этого значения также существует правило расчета. Это значение соответствует сумме температур на входе и выходе трубы, деленной на 2, из которой вычитается температура окружающей среды.
При использовании теплоизоляции результаты расчета по указанной выше формуле необходимо умножить на показатель КПД теплоизоляции, указанный производителем материала.
Что делать для того, чтобы теплоотдача стала меньше
Уменьшение теплоотдачи необходимо на таких участках, которые не используются для полезных целей. Это нужно для экономии затрат на подогрев теплоносителя и обеспечит вам экономию средств на его оплату. Едва ли вы согласны в буквальном смысле выбрасывать свои деньги на ветер.
Чтобы предотвратить остывание теплоносителя на таких проблемных участках, строительный рынок предлагает достаточно большой выбор теплоизоляционных эффективных и экологически безопасных материалов. Описание всего их ассортимента и свойств выходит за пределы этой статьи и должно быть предметом отдельного исследования. Общая рекомендация состоит в том, что их использование следует считать обязательным как в частном, таки в многоэтажном строительстве.
Способы для увеличения теплоотдачи
Отдачу тепла стальными трубами и изготовленными из них отопительными приборами можно увеличить несколькими способами. Вот несколько практических и недорогих по исполнению советов:
- Покрасьте отопительный прибор или трубы краской теплого матового цвета. Так вы увеличите инфракрасное излучение.
- Смонтируйте между трубами оребрение из плоских металлических пластин или полых труб меньшего диаметра.
Отопительные приборы из стальных труб
Наиболее распространены такие нагревательные приборы из стальных труб:
- Змеевики (полотенцесушители),
- Теплый пол,
- Отопительные регистры.
Полотенцесушители из стальных труб в их классическом виде, подключаемые к системе отопления и работающие только в отопительный сезон, сегодня не особенно популярны. Потребители отдают предпочтение автономным приборам со специальным теплоносителем и электрическим подогревом. Промышленность выпускает достаточно большой ассортимент с различными техническими характеристиками и дизайном, которые имеют невысокую стоимость. Поэтому вопрос изготовления полотенцесушителей из стальных труб кустарным способом давно перестал быть актуальным.
Для устройства теплых полов стальные трубы также постепенно полностью уходят в прошлое. Основная причина этому – развитие и усовершенствование технологий, более эффективных во всех значимых характеристиках.
Несколько иначе обстоит дело с эффективными регистрами из стальных труб. Эти отопительные приборы продолжают иметь высокую популярность в частных жилых домах, их применяют для устройства отопления в подъездах многоквартирных домов и в зданиях промышленного предназначения. Причина – в их максимально высокой теплоотдаче с одновременно низкой стоимостью материалов для их изготовления. Внешний вид регистров – это трубы, соединенные между собой перемычками меньшего диаметра. Высокий коэффициент их теплоотдачи достигается за счет увеличенной общей площади теплового изучения.
25 июля, 2016
Специализация: мастер по внутренней и наружной отделке (штукатурка, шпаклёвка, плитка, гипсокартон, вагонка, ламинат и так далее). Кроме того, сантехника, отопление, электрика, обычная облицовка и расширение балконов. То есть, ремонт в квартире или доме делался «под ключ» со всеми необходимыми видами работ.
По сути, можно назвать четыре реальных метода, при использовании которых теплоотдача труб отопления может быть увеличена на определённый процент. Вы можете взять на вооружение один из них или использовать все способы в комплексе — это вам решать. Моей же целью является ознакомление с такими вариантами и действиями, которые нужны при этом, а также я приглашаю вас к просмотру видео в этой статье.
Теория и практика
Четыре верных способа
В данном случае я предлагаю вам варианты, которые можно назвать спасательными. То есть, это когда коэффициент теплоотдачи ниже спроектированного и ожидаемого, то можно применить следующие методы.
Давайте рассмотрим способы и факторы, которые влияют на улучшение, и которые вы можете изменить своими руками:
- Монтаж оребрения или конвекторов . Это труба, на которую нанизывают металлические пластины — они способствуют конвекции воздуха, тем самым значительно увеличивая теплоотдачу.
- Окраска отопительной системы в тёмный или даже чёрный цвет . Тёмный спектр минимально препятствует прохождению тепловых волн от отопителя в помещение. Но такой способ больше применим для складских и других промышленных помещений и у него наиболее низкая цена.
- Врезка регистров в отопительный контур . Регистр, это тоже батарея, только с меньшей отдачей — представляет собой конструкцию из труб большего диаметра. Примером этому может служить полотенцесушитель, сделанный в виде змеевика или лестницы.
- Перегруппировка радиаторов отопления и/или добавление к ним секций . Такой способ потребует больше всего материальных и трудовых ресурсов или даже полной перепланировки интерьера. Но, тем не менее, могу с уверенностью сказать, что это самый эффективный вариант из всех предложенных выше.
В некоторых случаях проблема может заключаться не в слабой теплоотдаче системы, а в плохой теплоизоляции помещения.
Поэтому, инструкция рекомендует провести должным образом утепление потолка, стен и пола.
Некоторые нюансы, которые нужно учитывать при монтаже отопительных систем
| S-линейный; U-образный; длина излучающей трубы (м); общая длина (м); полезная мощность (кВт) | |||||||||||||||||
| Тип ZENIT | Тепловая мощность (кВт) | S | U | S | U | S | U | S | U | S | U | S | U | S | U | S | U |
| 3 | 1,5 | 6 | 3 | 9 | 4,5 | 12 | 6 | 15 | 7,5 | 18 | 9 | 21 | 10,5 | 24 | 12 | ||
| 3,77 | 2,28 | 6,69 | 3,78 | 9,62 | 5,21 | 12,54 | 6,71 | 15,47 | 8,13 | 18,39 | 9,63 | 21,32 | 11,06 | 24,3 | 12,56 | ||
| 12 | 12 | 10,3 | 10,3 | 10,5 | 10,5 | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — |
| 14 | 14 | 12,0 | 12,0 | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — |
| 16 | 16 | — | — | 13,7 | 13,7 | 14,1 | 14,1 | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — |
| 18 | 18 | — | — | 15,5 | 15,5 | 15,0 | 16,0 | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — |
| 20 | 20 | — | — | 17,4 | 17,4 | 17,6 | 17,6 | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — |
| 22 | 22 | — | — | 19,1 | 19,1 | 19,3 | 19,3 | 20,0 | 20,0 | — | — | — | — | — | — | — | — |
| 24 | 24 | — | — | — | — | 21,1 | 21,1 | 21,8 | 21,8 | — | — | — | — | — | — | — | — |
| 26 | 26 | — | — | — | — | 22,3 | 22,3 | 22,8 | 22,8 | — | — | — | — | — | — | — | — |
| 28 | 28 | — | — | — | — | 24,3 | 24,3 | 24,6 | 24,6 | 25,2 | 25,2 | — | — | — | — | — | — |
| 30 | 30 | — | — | — | — | 26,1 | 26,1 | 26,5 | 26,5 | 27,2 | 27,2 | — | — | — | — | — | — |
| 32 | 32 | — | — | — | — | — | — | 28,2 | 28,2 | 28,8 | 28,8 | — | — | — | — | — | — |
| 34 | 34 | — | — | — | — | — | — | 29,2 | 29,2 | 29.9 | 29,9 | 30,6 | 30,6 | — | — | — | — |
| 36 | 36 | — | — | — | — | — | — | 31,3 | 31,3 | 31,7 | 31,7 | 32,4 | 32,4 | — | — | — | — |
| 38 | 38 | — | — | — | — | — | — | 33,0 | 33,0 | 33,4 | 33,4 | 34,2 | 34,2 | — | — | — | — |
| 40 | 40 | — | — | — | — | — | — | — | — | 35,4 | 35,4 | 36,1 | 36,1 | — | — | — | — |
| 42 | 42 | — | — | — | — | — | — | — | — | 37,0 | 37,0 | 37,8 | 37,8 | 38,6 | 38,6 | — | — |
| 44 | 44 | — | — | — | — | — | — | — | — | 38,7 | 38,7 | 39,6 | 39,6 | 40,5 | 40,5 | — | — |
| 46 | 46 | — | — | — | — | — | — | — | — | 40,5 | 40,5 | 41,4 | 41,4 | 42,3 | 42,3 | — | — |
| 48 | 48 | — | — | — | — | — | — | — | — | 42,2 | 42,2 | 43,2 | 43,2 | 44,2 | 44,2 | — | — |
| 50 | 50 | — | — | — | — | — | — | — | — | 44,0 | 44,0 | 45,0 | 45,0 | 46,0 | 46,0 | 47,0 | 47,0 |
| 52 | 52 | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | 45,8 | 45,8 | 46,8 | 46,8 | 47,8 | 47,8 |
| 54 | 54 | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | 47,5 | 47,5 | 48.6 | 48.6 | 49,7 | 49,7 |
| 56 | 56 | — | — | — | — | — | — | — | — | — | — | 49,3 | 49,3 | 50,4 | 50,4 | 51,5 | 51,5 |
| 58 | 58 | — | — | 51.6 | 51,6 | 52,2 | 52,2 | 53,4 | 53,4 | ||||||||
| Масса (кг) | — | 31 | 33 | 43 | 48 | 54 | 64 | 65 | 79 | 77 | 84 | 88 | 98 | 99 | 113 | 110 | 128 |
Теплоотдача трубы — таблица для стальной продукции ZENIT
Я не стану умничать и приводить формулу, по которой рассчитывается теплоотдача системы, так как вы этого всё равно не будете делать — это ни к чему. Для общего понимания вы можете посмотреть информацию, которую даёт таблица теплоотдачи 1 м стальной трубы, она приведена выше.
Но если при неудачном монтаже или проектировке вы можете использовать один или несколько из четырёх методов для повышения эффективности, то чтобы к этому не прибегать, давайте рассмотрим некоторые рекомендации.
В любом случае при монтаже отопительной системы вы не станете ограничиваться только одними трубами, если это, конечно, не тёплый пол — вы будете использовать и/или регистры. Но в большинстве помещений есть окна, через которые, как известно, и проникает основная масса холодного воздуха. Однако можно кардинально исправить эту ситуацию.
Если радиатор установить под окном, то восходящий поток тёплого воздуха создаст штору, которая будет служить таким своеобразным утеплением. Здесь всё очень просто — холодный воздух разбивается о поток тёплого и не проникает в комнаты, оставаясь на территории, примыкающей к стеклу.
Кроме того, важно правильно рассчитать мощность радиаторов и сделать это можно по простой формуле Kколичество секций=S*100/P. Здесь буквой S обозначена общая площадь помещения, а буквой P мощность одной секции. Такие вычисления приемлемы для помещений до 270 см в высоту.
При этом следует учитывать, что по нормативам Москвы и Московской области на помещения высотой до 270 см на квадратный метр нужно 100Вт тепловой энергии. Но в тех случаях, когда высота потолков превышает 270 см, расчёт делается по объёму комнаты, где на кубический метр положено 41Вт тепловой энергии.
Помимо этого, не забывайте о таких нюансах как наружное или внутреннее помещения, а также отсутствие сквозняков в результате плотного прилегания окон и дверей. Также, при выборе материалов можно учесть, что теплоотдача медной трубы гораздо выше, нежели у стальной, металлопластиковой или пропиленовой. Эти же факторы касаются и выбора радиаторов.
Заключение
Конечно, здесь можно говорить о преимуществах и недостатках однотрубных и двухтрубных систем, централизованного и автономного отопления, но это уже другая тема. А если у вас есть какие-то дополнения, напишите об этом в комментариях.
25 июля 2016г.Если вы хотите выразить благодарность, добавить уточнение или возражение, что-то спросить у автора - добавьте комментарий или скажите спасибо!
Теплоотдачей называется теплообмен между двумя средами, разделенными поверхностью. Интенсивность ее характеризуется с помощью коэффициента. При монтаже теплотрассы должна учитываться проблема энергосбережения. Поэтому старые теплотрассы меняются на новые, в которых используются трубы, оснащенные теплоизоляцией, позволяющей снизить потери тепла почти на 80%.
В быту необходимость определить коэффициент теплоотдачи возникает в двух ситуациях:
- если нужно рассчитать нагревательные приборы;
- если требуется оценить потери тепла в трубопроводе.
Как в первом, так и во втором случае нужно определить, сколько тепла отдает пространству труба стальная для теплотрассы, если известна температура теплоносителя и температура среды. Дополнительный параметр – отсутствие или наличие теплоизоляции.
Расчет теплоотдачи стальных труб
Стальная труба имеет очень высокую теплопроводность - 74 Вт/м х К. Но теплопроводность характеризует материал, то есть, сталь. Теплоотдача, конечно, зависит от теплопроводности, но не только. Значение так же имеет форма трубы, площадь ее поверхности, цвет, характеристики окружающей среды, скорость потока теплоносителя.
Для вычисления применяется формула:
Теплоотдача = K*F*dT, где:
- K - коэффициент (8 – 12,5), который зависит от количества ниток в отопительном приборе, диаметра трубы и температурного напора;
- F - площадь поверхности;
- dT - температурный напор - половина суммы температур теплоносителя на входе выходе, от которой отнимается температура среды.
Если труба имеет изоляцию, то полученный результат умножается на коэффициент полезного действия изоляционного материала. Определяются начальные параметры, например, в отопительном приборе три нитки, длина каждой – один метр, диаметр 10 мм, температура в помещении +20 градусов, температура при входе 81 градус, на выходе – 79 градусов.
Сначала необходимо вычислить площадь поверхности обогревательного прибора, используя формулу для вычисления площади цилиндра:
S=2πrh, то есть, умножить длину окружности на высоту. Получается:
F= 2*3,14*0,05*3= 0,94 м2.
dT= (79+81)/2-20=60
K для подобного прибора может быть, например, 9.
Теплоотдача= 9*0,94*60=507,6 Вт/(м²*К).
Отопительные приборы
- теплый пол;
- регистры (радиаторы);
- полотенцесушители.
Теплый пол
Для водяного теплого пола используются трубы, но стальные применяют редко. Они не устойчивы к коррозии, склонны к накоплению отложений (что уменьшает просвет), требуют сварки. При использовании резьбовых соединений в ходе эксплуатации неизменно появляется течь. А это совсем не желательно при укладке системы под стяжку, так как повлечет за собой мокрый потолок у соседей снизу или разрушение перекрытия. Исходя из этого, для теплого пола чаще всего используются металлопластиковые изделия.
Регистры
Регистр – это несколько труб большого диаметра с заваренными торцами, которые соединены параллельно. Это самый дешевый отопительный прибор. Но к регистрам можно отнести так же магистральные линии, состоящие из гладкоствольных труб, радиаторы, полотенцесушители, трубчатые - радиаторы. Самые примитивные регистры до сих пор можно увидеть в старых складах и магазинах, где от нескольких толстых труб на стене ощущается жар. Регистром можно считать так же толстую трубу, которая протянута по периметру помещения.
Но простой регистр менее эффективен, чем, например, алюминиевый радиатор, оснащенный металлическими пластинами. Об эстетической стороне простого стального регистра даже не стоит и говорить. Но в советское время подобный отопительный прибор был простым и дешевым решением, имеющим и достоинство – отсутствие необходимости в очистке внутренней поверхности, так как выделял достаточно тепла и после ее зарастания продуктами коррозии и иными отложениями.
Увеличить теплоотдачу регистра можно, прикрепив металлические пластины. В таком случае он будет выполнять и декоративную роль, превратившись в дизайн–радиатор, несущий определенную нагрузку в интерьере помещения.
Смонтировать регистр можно только при помощи сварки, что ограничивает сферы применения. Однако, если создать правильную схему и сварочные работы провести вне помещений, окончательная сборка возможна без сварочных работ.
Полотенцесушители
Полотенцесушители из стальных труб еще встречаются в домах, которые построены в советское время. Тогда они монтировались при помощи резьбовых соединений и нагревались только в то время, когда жильцы пользовались горячей водой. То есть, то нагревались, то остывали, что приводило к протечкам.
Позже полотенцесушители сделали частью стояков отопления и монтировали при помощи сварки. Они стали нагреваться непрерывно, но размер приборов значительно уменьшился.
Способы увеличения теплоотдачи
Форма материала совершенно не влияет на показатель тепла, так как имеет неудачное соотношение поверхности и объема. Для того, чтобы отопительные приборы все таки грели, используется:
- окраска в черный цвет, увеличивающая объем инфракрасного излучения;
- оребрение (наваривание металлических пластин) – увеличивает площадь;
- теплоизоляция, снижающая потери тепла на пути к приборам.
Достаточно нескольких простых приемов:
- очистить радиаторы от накопившейся пыли;
- прочистить их внутреннюю поверхность от ржавчины и накипи;
- на стену сзади прикрепить экран – отражатель из фольги, перенаправляющий тепло;
- установить на приборы алюминиевые кожухи, увеличивающие площадь теплоотдачи;
- перенаправить тепло при помощи вентилятора.
Самый простой способ уменьшить теплоотдачу трубопровода – изолировать. Пару десятилетий для этой цели их обматывали стекловатой или тряпками. Сейчас в этом нет необходимости – производятся трубы стальные с изоляцией, существуют пенопластовые накладки, разрезные оболочки и минеральная вата.
Но это все относится к домам, которые строятся на данный момент. Ограниченные средства бюджетов жилищно – коммунальных предприятий заставляет их применять все те же тряпки.
Расчет теплоотдачи стальных труб выполняется для определения количества тепла, выделяемого с поверхности труб. Такой расчет необходим всего в двух случаях:
Теплоотдача труб рассчитывается по формуле:
Q=K * F * ∆t,
Q – теплоотдача,Ккал/ч;
К- коэффициент теплопроводности, Ккал/(кв.м * ч * 0 С)
F – площадь труб, кв.м;
∆t – температурный напор, который вычисляется так:
∆t= 0,5 х (tп + tо) – tв,
где: tп – температура воды на входе, 0 С
tо – температура воды на выходе, 0 С
tв – температура в окружающей среды, 0 С
Необходимые значения для определения температурного напора берутся согласно таблицам СНиП:
- tп = 80 0 С
- tо = 70 0 С
- tв = 20 0С
Коэффициент теплопроводности зависит от таких данных:
- материал трубы;
- ее диаметр;
- количество деталей конструкции;
где: П = 3,14
d – диаметр трубы
l – длина трубы
Приведем пример.
Сколько тепло может излучить стальная труба длиной 1 м и диаметром 30 мм?
Поскольку это теоретический расчет, возьмем значение ∆t = 55 0С.
F = 3,14 * 0,03 * 1 = 0,09 кв. м
Коэффициент теплопроводности стальной трубы составляет приблизительно К = 11,5.
Q = 11,5 *0,09 * 55 = 56,9 Ккал/ч
Поскольку практически все намного сложнее, то для проведения более точных расчетов необходимо обратиться к специалисту.
Необходимо учитывать и второстепенные показатели, влияющие на теплоотдачу:
внешняя форма трубы;
Увеличение теплоотдачи.
Для эффективного увеличения показателя излучаемого тепла, есть много способов:
- установка конвектора;
- покраска труб черной краской;
- установка регистра;
- дополнительные секции батареи.
Конвектор представляет собой изогнутую трубу с металлическими пластинами. Изготовить его можно самостоятельно или купить в магазине более современный аналог.
Применение матовой черной краски для окрашивания поверхности теплоносителя тоже дает неплохой результат. Эстетически это выглядит не очень привлекательно, но если речь идет о комфорте, то приходится выбирать.
Еще одной недорогой и достаточно популярной конструкцией является регистр. Это несколько соединенных между собой широких труб с заваренными срезами. К ним также относятся полотенцесушители, радиаторы, магистральные линии и даже обыкновенную стальную трубу, закрепленную по всему периметру комнаты.
Уменьшение теплоотдачи.
В целях энергосбережения, становиться актуальным уменьшение теплоотдачи труб на тех участках коммуникаций, которые не используются по назначению, например при переходе из одного здания в другое или в неотапливаемом помещении.
Для этого есть множество вариантов использования теплоизоляционных материалов. Производители представляют на выбор достаточно широкий ассортимент, начиная от дешевых стекловолоконных и заканчивая более дорогими типа пенополистирола. Можно приобрести трубы с уже встроенными в нее утеплительными элементами.
Подведя итог, делаем выводы, что использование подобных расчетов помогает существенно сэкономить и избежать многих технических препятствий при проектировании систем водо- и теплообеспечения.
Достаточно высока – это закон физики, и спорить с ним нельзя. Зато можно обратить это свойство металла на пользу. Именно такая теплоотдача позволяет использовать сталь в производстве различных приспособлений для обогрева помещений.
Стальная труба ВГПЗачем считать теплоотдачу
Расчет коэффициента теплопередачи для стальных труб и изделий из них поможет определить, сколько килокалорий или Джоулей от внутреннего теплоносителя они способны передать в атмосферу. При проектировании отопления после такого расчета легко вычислить требуемый диаметр стальной трубы. Если правильно все сделать, эффективность обогревателей будет максимальной.
Иногда точно такой же расчет теплоотдачи стальных труб нужен для обратного – подобрать изолирующий материал, который сможет препятствовать потерям. Все зависит от назначения и условий работы исследуемого трубопровода.
В упрощенном виде формула теплопроводности выглядит так:
Q = k · F · Δt
Для тех, кто подзабыл курс физики за 7-й класс, напомним значения этих символов:
- k – коэффициент теплопередачи стали трубы. Он зависит от особенностей материала, толщины стенки и завязан на величину теплового напора.
- F – площадь поверхности трубы. Если подведено сразу несколько ниток трубопровода, то учитывается суммарная площадь поверхностей.
- Δt – тепловой напор, учитывающий разницу температур атмосферы и теплоносителя.
Говоря проще, теплоотдача стальной трубы напрямую зависит от ее размеров и степени нагрева по сравнению с внешней средой. Чем выше эти показатели, тем больше тепловой энергии она передаст.
Теплоотдача стальной трубы во многом зависит от ее толщиныТепловой напор тоже рассчитывается для каждого конкретного случая. Здесь нужно дополнительно учитывать усредненную на входе и выходе из отопительного прибора (коэффициент теплоотдачи воды отличается от того же показателя для стали). Для предварительных расчетов Δt согласно СНиП принимают равным 55° С.
Удобнее производить расчет для одного условного метра трубы выбранного диаметра. Тогда готовый результат можно просто умножить на общую длину отопительного оборудования. Для разных типоразмеров труб теплопередача определяется отдельно.
Коэффициенты
Чтобы выполнить расчет теплоотдачи регистров из гладких труб, соответствующий коэффициент выбирают из ряда значений для конкретного температурного напора (Δt).
Таблица теплоотдачи стальных труб
| Тип соединения | Для труб с внутренним диаметром, мм | Δt, °С | |||
| 50 — 60 | 60 — 70 | 70 — 80 | 80 — 100 | ||
| В одну нитку | до 40 | 11,5 | 12 | 12,5 | 12,5 |
| 50-100 | 10 | 10,5 | 11 | 11,5 | |
| свыше 125 | 10 | 10,5 | 10,5 | 10,5 | |
| В несколько ниток | до 40 | 10 | 11 | 11,5 | 11,5 |
| свыше 50 | 8 | 9 | 9 | 9 | |
Приведенные цифры даны для труб с толщиной стенок от 3 мм и выше.
Полотенцесушитель в ванную из нержавейки, хоть и относится к рассмотренным гладким трубам, придется рассчитывать через другой коэффициент из-за разницы между черной и нержавеющей сталью. При тепловом напоре Δt = 70-80 °С для труб разного диаметра принимают такие значения:
| Ду, мм | 15 | 20 | 25 | 30 | 35 | 40 | 45 | 50 |
| k | 15 | 14,5 | 13,3 | 12 | 11 | 10 | 9 | 8 |
Следует учитывать, что сушка для полотенец в ванную, если это не старая часть отопительной системы, как правило, изготавливается из двух типоразмеров труб. Поэтому для змеевика и соединительных перемычек меньшего диаметра коэффициент k выбирается отдельно.
Какую систему вам бы ни пришлось обсчитывать, напольный или регистры отопительного прибора, вам понадобится еще один коэффициент. Он позволит привести полученный результат в единицах Ккал/ч к привычному виду Вт/ч. Для этого Q умножают на 1,163.
СНиП 2.04.01-85 требует, чтобы стальной полотенцесушитель имел теплоотдачу не меньше 100 Вт на единицу площади помещения (1 м 2) и минимум 40 Вт на 1 м 3 ванной. Поэтому после перевода теплоотдачи в соответствующие единицы измерения, можно определить, для комнат каких размеров подходит выбранная конструкция сушки.
Способы увеличения теплоотдачи
Во всех отопительных и нагревательных системах нужно стремиться к тому, чтобы теплоотдача трубы была максимальной. Это будет означать, что энергию, затрачиваемую на нагрев носителя, мы используем наиболее эффективно. Для каждой конструкции, работающей в своих условиях, способ увеличить теплопередачу подбирается отдельно, с учетом всех нюансов. Но основой этих улучшений будут уже рассмотренные в теоретическом расчете исходные данные – площадь излучающей поверхности и разница температур.
Регистры
Самая простая конструкция – 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 газаЧтобы 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.
Полотенцесушители
Полотенцесушитель для ванной сам является наглядным примером того, как можно улучшить теплоотдачу трубы. «Змеевик» прибора – не что иное, как искусственно увеличенная площадь теплового излучения. Поскольку раньше они были лишь частью общей ветки отопления, изменить диаметр представлялось возможным. Поэтому площадь теплопередачи увеличивалась путем простого наращивания длины.
Кстати, как раз водяной полотенцесушитель из нержавеющей стали будет неплохо смотреться в черном цвете. Блестящие и хромированные изделия, хоть и выглядят красиво, препятствуют теплообмену между трубой и окружающей средой.
Для вертикально ориентированных систем, таких как радиаторы , имеет значение способ подключения входных и выходных труб. Теплоотдача одного прибора при разной установке может значительно измениться:
- 100% эффективности – диагональное подключение (вход горячей воды сверху, выход с обратной стороны внизу);
- 97% – одностороннее с верхним входом;
- 88% – нижнее ;
- 80% – диагональное обратное (с нижним входом);
- 78% – одностороннее с нижним входом и выходом отработанной воды.
Теплый пол
Не так давно от полотенцесушителя или комнатного радиатора становился продолжением общей системы отопления в квартире, в разы увеличивая площадь обогревающей поверхности. Но вода в качестве теплоносителя именно в этой ситуации может создать немало проблем.
Как бы ни были надежны стальные трубы, они не вечны, а места соединений, особенно резьбовых, могут со временем дать течь. Только представьте, что это произошло внутри бетонной стяжки, которую так просто не снять. По этой причине теплый пол в водяном исполнении практически не применяется.
Если вы все-таки решили реализовать эту систему, вам придется подумать, как сделать ее максимально эффективной. Мощность должна рассчитываться с предельной точностью. Но если цифры показывают, что теплопередача получается недостаточной, нужно в первую очередь озаботиться повышением эффективности стальных труб.
Поскольку эта конструкция контактирует не с воздухом в помещении, а нагревает материалы пола, сыграть можно только на увеличении протяженности труб. Поэтому их и укладывают компактной, но длинной «змейкой». Благодаря большой площади собственной поверхности она передает много тепла.
Нюанс: при плотной укладке нескольких погонных метров трубы теплоотдача теплого пола в целом возрастет, а каждого отдельного сегмента, не критично, но уменьшится.
Причина в том, что слишком близко расположенные трубы частично налаживают теплообмен друг с другом. Вокруг каждой создается нагретая зона, что приводит к некоторому снижению теплового напора.
Потери тепла
Не менее часто высокий коэффициент теплопроводности стальной трубы приходится рассматривать как негативный фактор. Когда тепло нужно с минимальными потерями доставить в конечную точку к потребителю, проводимость стали следует уменьшать. Такая необходимость возникает на магистральных трубопроводах и теплотрассах, проложенных на поверхности.
Для снижения в изолирующую оболочку из минеральной ваты или пенополистирола, используют фольгированную теплоизоляцию, экранирующую инфракрасный спектр излучения. Также можно взять стальные трубы, утепленные несколькими слоями вспененного полиэтилена еще на производстве.
Для определения эффективности применяемой изоляции делают стандартный расчет стальной трубы через коэффициент теплоотдачи. Но результат умножается на КПД изолирующего материала. Разница между двумя промежуточными итогами покажет, насколько эффективно сохраняется температура теплоносителя внутри трубы. Если цифра получается неудовлетворительной, толщину изолирующей скорлупы следует увеличить или подобрать материал с меньшей теплопроводностью.
ПОСМОТРЕТЬ ВИДЕО
В быту к теплопотерям и снижению эффективности стальных труб отопления приводит использование декоративных ширм или завешивание приборов, как в случае с полотенцесушителем. Нежелательна и установка такого оборудования в нишах стен. Сами трубы в этих потерях не виноваты, поскольку они исправно нагревают окружающий воздух и предметы, а вот на что тратится это тепло – вопрос уже к хозяевам.
