Некоммерческое
партнерство
инженеров
Инженеры по отоплению, вентиляции, кондиционированию воздуха, теплоснабжению и строительной теплофизике
(495) 984-99-72 НП "АВОК"

(495) 107-91-50 ООО ИИП "АВОК-ПРЕСС"

АВОК ассоциированный
член
Summary:

Особенности проектирования систем водяного отопления с внутрипольными конвекторами

Specifics of Design of Water Heating System with In-floor Convectors

A. Puhkal, Candidate of Engineering, Saint Petersburg Architecture and Construction University

Keywords: water heating, in-floor convector, modeling, distribution of velocity and temperature fields, coefficient of increase in heat losses

Right selection of in-floor convector during design of water-based heating systems requires calculations of protection of serviced space from cold air flows.  The first part of the article presented methods and an example of such calculation. In this issue we offer our readers the final results of calculations for the example conditions.

Описание:

Для правильного подбора внутрипольного конвектора при проектировании систем водяного отопления необходимо произвести расчет защиты обслуживаемой зоны помещения от холодных потоков воздуха. В первой части статьи была приведена методика и пример выполнения подобного расчета. В данном номере мы предлагаем читателям ознакомиться с окончательными результатами расчета для условий примера.

Особенности проектирования систем водяного отопления с внутрипольными конвекторами

Окончание. Начало статьи читайте в «АВОК», № 7, 2017

Для правильного подбора внутрипольного конвектора при проектировании систем водяного отопления необходимо произвести расчет защиты обслуживаемой зоны помещения от холодных потоков воздуха. В первой части статьи были приведены методика и пример выполнения подобного расчета. В данном номере мы предлагаем читателям ознакомиться с окончательными результатами расчета для условий примера.

BIM в России: перспективы и направления развития

Исходные данные для примера (г. Санкт-Петербург):

- расчетная температура наружного воздуха: tн = –24 °C;

- расчетная температура внутреннего воздуха: tв = 20 °C;

- высота остекления: h = 3 м;

- средняя температура теплоотдающей поверхности:

t0 = 82,5 0C;

- нормируемое значение приведенного сопротивления

теплопередаче остекления (без учета отопительного

прибора): R0 = 0,43 (м2·0C)/Вт;

- коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности:

αв = 8 Вт/(м2·0C);

- коэффициент теплопроводности воздуха при температуре tв: λв = 0,0259 Вт/(м·0C);

- кинематический коэффициент вязкости воздуха при

температуре tв: υв = 15,06·10–6 м2/с;

- длина конвектора равна длине светового проема.

Параметры в восходящей теплой конвективной струе:

  • средняя температура на внутренней поверхности остекления: τв = 16,88 0C;
  • координата точки встречи теплой и холодной струй: хв = 2,77 м;
  • среднее значение коэффициента конвективной теплоотдачи: αк.н.стр. = 8,81 Вт/(м2·0C);
  • средний температурный напор: tm – τв =9,78 0C;
  • средняя температура воздуха на оси восходящей теплой конвективной струи: tm = 26,66 0C;
  • cреднее значение коэффициента теплоотдачи излучением: αд.н.стр. = 4,95 Вт/(м2·0C);
  • средний коэффициент теплоотдачи на поверхности остекления в зоне действия нагретой струи: αв.н.стр. = 13,76 Вт/(м2·0C).

Удельные (на 1 м длины остекления) конвективные теплопотери в зоне действия нагретой струи:

Qк.н.стр.уд = αк.н.стр.(tm – τв)xв, Вт/м;               (18)

Qк.н.стр.уд = 8,81 · 9,78 · 2,77 = 238,7 Вт/м.

Коэффициент конвективной теплоотдачи поверхности остекления в ниспадающей холодной конвективной струе воздуха:

                   αк.х.стр. = 1,68 (tв – τ'в)0,333, Вт/ (м2·0C);           (19)

αк.х.стр. = 1,68 · (20 – 7,21)0,333 = 3,93 Вт/(м2·0C).

Удельные (на 1 м длины остекления) конвективные теплопотери в зоне действия холодной струи:

                  Qк.х.стр.удк.х.стр. (tв – τ'в)(hxв), Вт/м;           (20)

Qк.х.стр.уд = 3,93 · (20 – 7,21) · (3 – 2,77) = 11,6 Вт/м.

Удельные конвективные теплопотери в зоне действия нагретой и холодной струй:

                       Qк.уд = Qк.н.стр.уд + Qк.х.стр.уд, Вт/м;               (21)

Qк.уд = 238,7 + 11,6 = 250,3 Вт/м.

Для локализации ниспадающего холодного потока воздуха необходимо, чтобы конвективный тепловой поток отопительного прибора был не менее конвективных тепловых потерь через остекление. Поэтому проверяем выполнения условия:

Qк.о.п.удQк.уд Вт/м;

251 > 250,3 Вт/м, которое в данном случае выполняется.

Если это условие не выполняется, то следует принять новое значение эквивалентного диаметра.

Удельные полные теплопотери через остекление:

       Qуд = αв.н.стр. (tm – τв)xв + αв(tв – τ'в)(hxв), Вт/м;       (22)

Qуд = 13,76 · 9,78 · 2,77 + 8 · (20 – 7,21) · (3 – 2,77) = = 396 Вт/м.

Таким образом, наличие восходящей полуограниченной струи, настилающейся на остекление, вызывает увеличение тепловых потерь на [(396– 307)/ 307] · 100 % = 29 %.

Теплопотери через остекление:

                                  Qост = Qуд · lост, Вт,           (23)

где

lост – длина остекления, м;

Qост = 396 · 3 = 1188 Вт.

Удельный тепловой поток отопительного прибора: Qо.п.уд = 396 Вт/м.

Поправочный коэффициент, учитывающий увеличение тепловых потерь:

            KQ = Qуд / Q'уд (24)

KQ = 396 / 307 = 1,29.

Зависимость коэффициента увеличения тепловых потерь через остекление от сопротивления теплопередаче остекления

Рисунок 2.

Зависимость коэффициента увеличения тепловых потерь через остекление от сопротивления теплопередаче остекления

Для условий примера выполнен расчет при различных значениях сопротивления теплопередаче остекления. Результаты расчета представлены на рис. 2 в виде зависимости коэффициента увеличения тепловых потерь от сопротивления теплопередаче остекления. Точка встречи нагретой и охлажденной конвективных струй находится на высоте от пола 1,5–2,7 м в зависимости от сопротивления теплопередаче остекления. Эти данные могут быть использованы для ориентировочной оценки величины тепловых потерь через остекление при сходных условиях применения.

Заключение

  1. Предложена методика расчета систем водяного отопления с внутрипольными конвекторами, расположенными у остекления и имеющими длину конвекторов, равную длине остекления.
  2. Для защиты помещения от ниспадающего потока холодного воздуха внутрипольные конвекторы размещаются на расстоянии от остекления до конвектора до 400 мм. При этом происходит настилание потока теплого воздуха от конвектора на остекление.
  3. При настилании потока теплого воздуха на остекление увеличиваются тепловые потери через остекление, что должно быть учтено в расчете.
  4. Для уменьшения тепловых потерь через остекление целесообразно повышать термическое сопротивление остекления. Для варианта подбора внутрипольных конвекторов из условий восполнения конвективных тепловых потерь через остекление наименьшими будут тепловые потери при термическом сопротивлении остекления в пределах 0,55–0,65 (м2·0C)/Вт (коэффициент увеличения тепловых потерь – 1,18).
купить online журнал подписаться на журнал
Поделиться статьей в социальных сетях:

Статья опубликована в журнале “АВОК” за №8'2017

распечатать статью распечатать статью PDF pdf версия


Статьи по теме

Реклама
Реклама на нашем сайте
Яндекс цитирования

Подписка на журналы

АВОК
АВОК
Энергосбережение
Энергосбережение
Сантехника
Сантехника
Онлайн-словарь АВОК!


Реклама на нашем сайте