Теплоотдача алюминиевых радиаторов в схеме присоединения снизу-вверх в однотрубных системах водяного отопления.

06.11.08 | Публикации

Схема присоединения  снизу-вверх отопительных приборов к стоякам используется в трех типах вертикальных однотрубных систем:

1. с нижней разводкой обеих магистралей [1], [2];
2. с «опрокинутой» циркуляцией (нижним расположением подающей магистрали и верхней прокладкой обратной магистрали) [3,рис. 10.7-в];
3. с единой нижней магистралью и параллельным присоединением П-образных однотрубных стояков [4].

Наибольшее применение получила первая система (рис. 1) в связи с массовым строительством с начала 60-х годов 20 века бесчердачных зданий (от 2 до 12 этажей). Предпочтение отдавалось так называемым П-образным стоякам (рис. 1, а) с односторонним присоединением приборов к стояку. При непарных отопительных приборах применяли Г- и Т-образные стояки (рис. 1, б, в). В помощь проектировщикам Стройиздатом были опубликованы СН 228-62 [1] и позднее СН 419-70 [2].

В подъемной части П-образного стояка устраивалась схема присоединения снизу-вверх, в опускной – сверху-вниз. Соотношение между ними было 50%.

Применяемые в прошлом в этих системах чугунные радиаторы (особенно М-140 АО) и стальные конвекторы все чаще в настоящее время заменяют на не требующие окраски элегантные алюминиевые радиаторы самых различных изготовителей.

Однако оказалось, что теплоотдача алюминиевых радиаторов в схеме снизу-вверх значительно меньше паспортных значений, соответствующих схеме присоединения сверху-вниз. Например, в одном из рекламных проспектов на алюминиевый радиатор Calidor Super указано, что согласно испытаниям в лаборатории отопительных приборов НИИ Сантехники их теплоотдача может уменьшиться в среднем на 20-25% (от паспортных значений).

В течение двух отопительных сезонов нами термометром ЭТП-М проводились замеры температур поверхности труб стояка и радиатора марки Global Mix 600 из 13 секций, подключенному к подъемной части П-образного стояка девятиэтажного дома от элеваторного узла тепловых сетей.

Приводим один из таких замеров № 1 (рис. 2). Температура внутреннего воздуха +21 °С, наружного воздуха -16 °С. Радиаторный узел непроточный: подводки – Ø 20, замыкающий участок – Ø 15. На нижней и верхней подводках смонтированы шаровые краны Ø 20.

Согласно рис. 2 видно, что только по одной (первой) секции (из 13) происходит подъем теплоносителя в верхний коллектор радиатора, который затем растекается по остальным секциям по схеме сверху-вниз. При этом, остывшая в 12 секциях вода возвращается по нижнему коллектору радиатора к первой секции, где подмешивается к горячей воде, затекающей в радиатор. Таким образом, по первой секции движется смесь двух потоков воды: около 63 и 40 °С. Такое движение воды называют «опрокинутой» циркуляцией. Перепады температуры воды в узле составил всего 1 °С, а между верхним и нижним коллекторами – более 20 °С.

Прогрев алюминиевых радиаторов зависит также не только от количества смонтированных секций, но и от расхода воды в стояке. При увеличенном расходе количество секций, работающих на подъем, может увеличиться до двух или больше.

Приводим также замеры № 2 для того же радиатора, но при подъеме воды в нем по первым двум секциям (рис. 3). Температура внутреннего воздуха + 22 °С, наружного воздуха -7 °С. Теплоотдача радиатора значительно увеличилась и практически соответствовала теплоотдаче прибора в двухтрубной системе при отопительном 1рафике 95-70 °С.

Для замеров № 1 и № 2 (рис. 2, 3) нами выполнены приблизительные расчеты комплексного коэффициента ср [3, формула 9.3], на который при определении теплоотдачи прибора умножается их номинальный тепловой лоток (приводится в технических паспортах). При расчетах приняты допущения: температура поверхности в подводках равна температуре воды; температура поверхности радиатора в среднем на 5°С ниже температуры воды. Для замеров № 1 и № 2 для схемы присоединения снизу-вверх значения коэффициента ф составили 0,31 и 0,32. Если бы указанный алюминиевый радиатор подключить по схеме сверху-вниз, то при такой же температуре воды в подводках (замеры № 1 и № 2), значения коэффициента φ составили бы 0,5 и 0,43. С учетом этого, снижение тешюотдачи радиатора Global Mix 600 составило для замеров № 1 и № 2 соответственно 38 и 26% (от паспортных значений).

Для сравнения нами были выполнены замеры температуры поверхности на том же стояке ниже этажом на двухколонном чугунном радиаторе марки М-140 АО из 8 секций высотой 500 мм. Они также выявили «опрокидывание» циркуляции. Но вода двигалась вверх по трем (а не по одной) секциям. Радиатор «хорошо» прогрет. Перепад температур между верхним и нижним коллекторами составил около 5 °С (а не 20 °С, как в алюминиевом).

Причиной такого плохого прогрева алюминиевых радиаторов, подключенных к подъемным стоякам, является то, что они одноколонные (а не двухколонные) с малой площадью живого сечения одной секции для прохода теплоносителя. Судить об этом можно по объему воды в одной секции радиатора (см. табл.).

Из табл. видно, что наименьший объем воды содержится в биметалллических радиаторах, что в семь раз меньше, чем в чугунных. Очевидно, что и их теплоотдача будет значительно меньше по сравнению с чугунными и несколько меньшей, чем в радиаторе Global Mix К 500.

Объем воды в одной секции некоторых алюминиевых радиаторов (h = 500 мм)

Таблица

При установке алюминиевых радиаторов, подключенных по схеме сверху-вниз, такой «сюрприз» не наблюдается.

Предвидеть заранее, особенно до начала отопительного сезона, какая будет теплоотдача алюминиевого радиатора при подключении его снизу-вверх, не представляется возможным.

В связи с этим, возможны 3 варианта реконструкции системы отопления:

1. при капитальном ремонте системы заменить П-образный стояк на один Т-образный или два Г-образных;
2. не меняя существующей схемы смонтировать увеличенное количество секций в каждом радиаторе (до 1,4 раза);
3. перемонтировать трубопроводы от стояка к радиатору так, чтобы схема питания стала снизу вниз (рис. 5).

Очевидно, что последний вариант наиболее трудоемкий и приводит к увеличению гидравлических потерь и как следствие, снижению расхода воды в стояке.

Выводы

1. Алюминиевым радиаторам, присоединенным по схеме снизу-вверх, присуще значительное снижение теплоотдачи. Ее величина зависит от количества секций (1,2 или более), подающих теплоноситель в верхний коллектор прибора.
2. В справочной литературе для схемы снизу-вверх отсутствуют данные по теплоотдаче алюминиевых радиаторов в зависимости от объема воды одной секции. Для этого необходимо выполнить значительный объем научных экспериментов.
3. Смонтированные в 60-х годах XX века однотрубные системы выработали свой нормативный срок службы. При их ремонте или реконструкции, а также проектировании новых однотрубных систем отопления с нижней разводкой следует избегать присоединения алюминиевых радиаторов, особенно с малой емкостью секции, к подъемной части П-образного стояка. Для этого пригодны только Г-или Т-образные стояки однотрубных систем (рис. 1 б, в).

Литература

1. Указания по расчету вертикальных однотрубных систем водяного отопления с нижней разводкой трубопроводов горячей и обратной воды. СН 228-62 // М.:Стройиздат, 1962.
2. Указания по проектированию и расчету радиаторных однотрубных систем водяного отопления с нижней разводкой магистралей. СН 419-70 // М.: Стройиздат, 1972.
3. Справочник проектировщика. Внутренние санитарно-технические устройства. Часть 1. Отопление // М.: Стройиздат, 1990.
4. Гусев В.М., Крыжановский Ю.С. Применение однотрубных систем водяного отопления // Водоснабжение и санитарная техника. – 1980. – № 6.