Навіщо вважати тепловіддачу
Розрахунок коефіцієнта теплопередачі для сталевих труб і виробів з них допоможе визначити, скільки кілокалорій або джоулів від внутрішнього теплоносія вони здатні передати в атмосферу. При проектуванні опалення після такого розрахунку легко обчислити необхідний діаметр сталевої труби. Якщо правильно все зробити, ефективність обігрівачів буде максимальною.
Іноді точно такий же розрахунок тепловіддачі сталевих труб потрібен для зворотного - підібрати ізолюючий матеріал, який зможе перешкоджати втрат. Все залежить від призначення і умов роботи досліджуваного трубопроводу.
Формула теплопровідності
Точні дані при розрахунку теплопровідності з мінімальною похибкою результатів може отримати тільки досвідчений теплотехнік. Але для оцінки ефективності сталевих труб на побутовому рівні обійдемося цифрами без урахування другорядних параметрів.
У спрощеному вигляді формула теплопровідності виглядає так:
Для тих, хто призабув курс фізики за 7-й клас, нагадаємо значення цих символів:
- k - коефіцієнт теплопередачі стали труби. Він залежить від особливостей матеріалу, товщини стінки і зав'язаний на величину теплового напору.
- F - площа поверхні труби. Якщо підведено відразу кілька ниток трубопроводу, то враховується сумарна площа поверхонь.
- Δt - теплової натиск, що враховує різницю температур атмосфери і теплоносія.
Говорячи простіше, тепловіддача сталевої труби безпосередньо залежить від її розмірів і ступеня нагріву в порівнянні з зовнішнім середовищем. Чим вище ці показники, тим більше теплової енергії вона передасть.
Тепловіддача сталевої труби багато в чому залежить від її товщини
Тепловий напір теж розраховується для кожного конкретного випадку. Тут потрібно додатково враховувати усереднену температуру гарячої води на вході і виході з опалювального приладу (коефіцієнт тепловіддачі води відрізняється від того ж показника для стали). Для попередніх розрахунків Δt згідно СНиП приймають рівним 55 ° С.
Зручніше проводити розрахунок для одного умовного метра труби обраного діаметра. Тоді готовий результат можна просто помножити на загальну довжину опалювального обладнання. Для різних типорозмірів труб теплопередача визначається окремо.
коефіцієнти
Щоб виконати розрахунок тепловіддачі регістрів з гладких труб, відповідний коефіцієнт вибирають з ряду значень для конкретного температурного напору (Δt).
Таблиця тепловіддачі сталевих труб
Слід враховувати, що сушка для рушників у ванну, якщо це не стара частина опалювальної системи, як правило, виготовляється з двох типорозмірів труб. Тому для змійовика і сполучних перемичок меншого діаметру коефіцієнт k вибирається окремо.
Яку систему вам би не довелося обраховувати, підлоговий водяний полотенцесушитель або регістри опалювального приладу, вам знадобиться ще один коефіцієнт. Він дозволить привести отриманий результат в одиницях Ккал / год до звичного вигляду Вт / год. Для цього Q множать на 1,163.
СНиП 2.04.01-85 вимагає, щоб сталевий полотенцесушитель мав тепловіддачу не менш 100 Вт на одиницю площі приміщення (1 м 2) і мінімум 40 Вт на 1 м 3 ванній. Тому після перекладу тепловіддачі в відповідні одиниці виміру, можна визначити, для кімнат яких розмірів підходить обрана конструкція сушки.
Способи збільшення тепловіддачі
У всіх опалювальних і нагрівальних системах потрібно прагнути до того, щоб тепловіддача труби була максимальною. Це буде означати, що енергію, яка витрачається на нагрів носія, ми використовуємо найбільш ефективно. Для кожної конструкції, що працює в своїх умовах, спосіб збільшити теплопередачу підбирається окремо, з урахуванням всіх нюансів. Але основою цих поліпшень будуть вже розглянуті в теоретичному розрахунку вихідні дані - площа випромінюючої поверхні і різниця температур.
Найпростіша конструкція радіаторів опалення - регістри. Це заварені з торців труби середнього або великого діаметру, поодинокі або з'єднані в секції трубками-перемичками. Їх можна побачити в під'їздах, на промислових об'єктах або в приватних будинках з індивідуальним опаленням.
Сталеві трубопроводи вважаються традиційними для пристрою систем водопостачання, водовідведення та підземної подачі газу
Щоб підвищити їх теплову потужність використовують метод збільшення площі - наварюють тонкі металеві пластини. Це покращує тепловіддачу батареї майже в півтора рази. Приблизно такий же теплопередачей мають компактні радіатори - найближчі родички чавунних батарей-гармошок. Хоча до панельних біметалевих приладів їм, звичайно, далеко.
Щоб тепловіддача радіаторів опалення була максимальною, використовують простий і невитратний метод конвекції. Цей спосіб полягає в правильному навішуванні приладу. Його встановлюють якомога ближче до підлоги, де скупчується холодне повітря, але залишають необхідні для циркуляції зазори, в тому числі і під самісінькою стіною.
При такому монтажі секції батареї стикаються із середовищем, що має мінімально можливу в даних умовах температуру, тобто збільшується теплової натиск. А нагрітий регістрами повітря завдяки залишеним зазорам безперешкодно піднімається вгору, і приміщення протоплюється швидше.
Відмінний метод - збільшити площу передавальної тепло поверхні. Роблять це різними способами:
- Нарощуванням загальної довжини нагрівальних труб шляхом формування з них U-образних регістрів.
- Ребрами - строго кажучи, цей спосіб збільшує не конкретно теплопровідність сталевої труби, а всього радіатора, але потужність зростає на 50%.
- Збільшенням кількості секцій.
Кращою тепловіддачею володіють поверхні чорного кольору, але далеко не в кожен інтер'єр впишеться така похмура батарея, чому цей спосіб і не знайшов застосування. Регістри традиційно продовжують фарбувати в білий колір.
рушникосушки
Полотенцесушитель для ванної сам є наочним прикладом того, як можна поліпшити тепловіддачу труби. «Змійовик» приладу - не що інше, як штучно збільшена площа теплового випромінювання. Оскільки раніше вони були лише частиною загальної гілки опалення, змінити діаметр сталевої труби не представлялося можливим. Тому площа теплопередачі збільшувалася шляхом простого нарощування довжини.
До речі, як раз водяний полотенцесушитель з нержавіючої сталі буде непогано виглядати в чорному кольорі. Блискучі і хромовані вироби, хоч і виглядають красиво, перешкоджають теплообміну між трубою і навколишнім середовищем.
Для вертикально орієнтованих систем, таких як радіатори і рушникосушки. має значення спосіб підключення вхідних та вихідних труб. Тепловіддача одного приладу при різній установці може значно змінитися:
- 100% ефективності - діагональне підключення (вхід гарячої води зверху, вихід із зворотного боку внизу);
- 97% - одностороннє з верхнім входом;
- 88% - нижня двостороннє підключення;
- 80% - діагональне зворотне (з нижнім входом);
- 78% - одностороннє з нижнім входом і виходом відпрацьованої води.
Поліетилен це найпростіша гідроізоляція для теплої підлоги, так само він збільшує тепловіддачу
Тепла підлога
Не так давно тепла підлога від рушникосушки або кімнатного радіатора ставав продовженням загальної системи опалення в квартирі, в рази збільшуючи площу обігріває поверхні. Але вода в якості теплоносія саме в цій ситуації може створити чимало проблем.
Як би не були надійні сталеві труби, вони не вічні, а місця з'єднань, особливо різьбових, можуть з часом призвести до протікання. Тільки уявіть, що це сталося всередині бетонної стяжки, яку так просто не зняти. З цієї причини тепла підлога в водяному виконанні практично не застосовується.
Якщо ви все-таки вирішили реалізувати цю систему, вам доведеться подумати, як зробити її максимально ефективною. Потужність теплої підлоги повинна розраховуватися з граничною точністю. Але якщо цифри показують, що теплопередача виходить недостатньою, потрібно в першу чергу потурбуватися підвищенням ефективності сталевих труб.
Оскільки ця конструкція контактує ні з повітрям в приміщенні, а нагріває матеріали статі, зіграти можна тільки на збільшенні протяжності труб. Тому їх і укладають компактної, але довгою «змійкою». Завдяки великій площі своїй поверхні вона передає багато тепла.
Нюанс: при щільному укладанню декількох погонних метрів труби тепловіддача теплої підлоги в цілому зросте, а кожного окремого сегменту, не критично, але зменшиться.
Причина в тому, що занадто близько розташовані труби частково налагоджують теплообмін один з одним. Навколо кожної створюється нагріта зона, що призводить до деякого зниження теплового напору.
втрати тепла
Не менш часто високий коефіцієнт теплопровідності сталевої труби доводиться розглядати як негативний фактор. Коли тепло потрібно з мінімальними втратами доставити в кінцеву точку до споживача, провідність стали слід зменшувати. Така необхідність виникає на магістральних трубопроводах і теплотрасах, прокладених на поверхні.
Для зниження тепловтрат труби ховають в ізолюючу оболонку з мінеральної вати або пінополістиролу, використовують фольгированную теплоізоляцію, екранує інфрачервоний спектр випромінювання. Також можна взяти сталеві труби, утеплені декількома шарами спіненого поліетилену ще на виробництві.
Для визначення ефективності застосовуваної ізоляції роблять стандартний розрахунок сталевої труби через коефіцієнт тепловіддачі. Але результат множиться на ККД ізолюючого матеріалу. Різниця між двома проміжними підсумками покаже, наскільки ефективно зберігається температура теплоносія всередині труби. Якщо цифра виходить незадовільною, товщину ізолюючої шкаралупи слід збільшити або підібрати матеріал з меншою теплопровідністю.
У побуті до тепловтрат і зниження ефективності сталевих труб опалення призводить використання декоративних ширм або завішування приладів, як у випадку з полотенцесушителем. Небажана і установка такого устаткування в нішах стін. Самі труби в цих втратах не винні, оскільки вони справно нагрівають навколишнє повітря і предмети, а ось на що витрачається це тепло - питання вже до господарів.