ВИДЫ СИСТЕМ ПАНЕЛЬНО ЛУЧИСТОГО ОТОПЛЕНИЯ
Система отопления с греющими потолками. В этой системе нагревательной поверхностью служит потолок. Как указывалось выше, теплоотдача лучеиспусканием составляет примерно 75% общей теплоотдачи поверхностью потолка.
Конструкции греющих потолкав подразделяются на масоивные и легкие. В массивных конструкциях змеевики из стальных труб заделываются в бетонную толщу перекрытия, подвесные бетонные панели или в слой штукатурки перекрытия. В легких конструкциях стальные трубы или легкие панели располагают в подвесном потолке, а иногда змеевики из стальных труб прокладывают в пустотах перекрытия.
На рис. Х.1 показана массивная конструкция греющего потолка. Эта конструкция не требует тщательной тепловой изоляции, так как верхняя ее часть служит полом лежащего выше этажа. К легким конструкциям греющего потолка относится конструкция, изображенная на рис. Х.2.
Среднюю температуру поверхности потолка при высоте помещений до 3 м допускается принимать равной 30°С.
Система отопления с греющим полом. Змеевики из стальных труб для обогревания полов заделывают в бетон или прокладывают в пустотах пола.
В некоторых случаях для устройства теплого пола греющие трубы засыпают слоем песка, по которому укладьшают бетонные плиты. Трубы при температурном удлинении свободно перемещаются в слое песка. Среднюю температуру поверхности пола доспукается принимать равной 25—28°С.
Рис. Х.З. Конструкция теплого пола, обогреваемого трубами водяного отопления
Системы с отопительными панелями в стенах и перегородках. В системах панельно-лучистого отопления наибольшее применение получили вертикальные бетонные панели, устанавливаемые в наружных стенах или перегородках. Этот вид панелей наиболее приемлем для заводского изготовления и удобен при скоростном возведя пни зданий. Кроме того, на изготовление стеновых па нелей расходуется меньше металла, чем на изготовление потолочных и подпольных панелей. Это объясняется тем, что на их поверхностях можно принимать более высокие температуры (для подоконного типа 95°С и для стенных на уровне выше 1 м от пола 45°С), благодаря чему необходимая поверхность нагревательных элементов в стеновых панелях значительно меньше, чем в потолочных или подпольных.
В нагревательные элементы стеновой панели (змеевики или регистры из гладких труб) теплоноситель воду следует подавать по схеме снизу вверх, что ускоряет удаление воздуха из панели и обеспечивает ее равномерный прогрев.
На рис. Х.4 показана стеновая перегородочная отопительная панель, состоящая из регистра, сваренного из стальных труб диаметром 20 мм, и отопительного стояка, заделанных в толщу бетонной панели. Размер панели соответствует толщине и высоте перегородок здания. Эта панель имеет двусторонний обогрев поверхностей и обогревает единовременно две смежные комнаты. Другой тип вертикальных бетонных панелей, устанавливаемых под окнами у наружной стены, был рассмотрен в § 17.
Перегородочные панели устанавливают одновременно с возведением перегородок здания.
Тема — 20. Панельно-лучистое отопление
Вопрос — 20.1. Особенности и область применения систем панельно-лучистого отопления (СПЛО)
— Данные системы панельно-лучистого отопления (СПЛО) разработаны русскими учеными В.М.Чаплиным и В.А.Яхимовичем (1905-1911 г.г.) В дальнейшем в 20 х и 50 х годах эти системы стали применяться в Европе, Америке, России в связи с переходом на индустриальные методы строительства.
— Панельно-лучистым называется отопление здания при котором средняя температура всех поверхностей tR, 0 С, обращенных в помещение, превышает температуру внутреннего воздуха, т.е. выполняется условие tR›tв.
— Рассматриваемая лучистая система отопления осуществляется с помощью совмещенных и приставных бетонных панелей, в массив которых заделаны греющие элементы (трубы), так же подвесных панелей в виде металлического экрана прикрепленного к греющим трубам.
Указанные системы ПЛО не нашли широкого применения в нашей стране, хотя применялись в Москве, Поволжье, Ленинграде, Ташкенте, Челябинске, Минске и др. городах.
В настоящее время системы ПЛО рекомендуется применять для отопления жилых, общественных зданий, школьных и детских учреждений, больниц, спортивных сооружений, промышленных зданий, вокзалов, ангаров, помещений категории Г и Д, особенно при полносборном и крупноблочном строительстве.
— В зависимости от уровня развития СПЛО и области их применения они классифицируются по: температуре на поверхности; радиусу действия; месту расположения, роду теплоносителя.
По температуре на поверхности панели они бывают с низкой температурой (до 70 0 С), средней температурой (от 70 0 С до 250 0 С) и высокой температурой (до 900 0 С);
По радиусу действия они делятся на местные и центральные;
Местное отопление осуществляется панелями и отражательными экранами со средней и высокой температурой на поверхности при теплоносителе электрический ток или горячие газы.
Центральное отопление осуществляется панелями и отражающими экранами с низкой и средней температурой на поверхности с централизованным теплоснабжением при теплоносителе воздух, вода, пар.
По роду теплоносителя СПЛО делятся на: водяные, паровые, электрические, газовые, воздушные.
По месту расположения панелей и греющих элементов в ограждающих конструкциях СПЛО подразделяются на: потолочные, стеновые, перегородочные, плинтусные, подоконные, потолочно-напольные, колонные, ригельные, контурные и др.
— Рассмотрим различные варианты (Рис. 20.1) расположения панелей и греющих элементов в ограждающих конструкциях.
Рис. 20.1 Размещение отопительных панелей и греющих элементов в ограждающих конструкциях помещения: 1;4 — перегородочная; 2-ригельная; 3-потолочная; 5-колонная; 6-подоконная; 7-плинтусная; 8-напольная; 9-стеновая; ———- — греющий элемент панели.
— При ПЛО помещение обогревается, главным образом, за счет лучистого теплообмена между греющей панелью и внутренними поверхностями помещения и конвекцией.
— Вид теплоотдачи (излучение, конвекция) зависит от расположения поверхностей панелей (вертикальное, горизонтальное).
— В потолочных панелях лучистый теплообмен составляет 70-80%, панельных и плинтусных — 30-40%, стеновых, перегородочных, колонных, подоконных, ригельных — 40-50%, остальная часть теплоты передается конвекцией.
— В системах ПЛО применяют металлические панели с отражательными экранами и бетонные панели.
— Металлические панели применяются для отопления широких производственных помещений, не нуждающихся в активной вентиляции.
— Бетонные панели с замоноличенными греющими трубами применяются для отопления жилых, общественных, производственных зданий с повышенными комфортными требованиями.
Достоинства СПЛО: сокращение затрат труда в процессе строительства здания, снижение теплозатрат на отопление при понижении температуры внутреннего воздуха (см. раздел 20.9).
Недостатки СПЛО: трудность ремонта греющих элементов, сложность регулирования теплоотдачи панелей, повышенные капитальные вложения и др.
ПАНЕЛЬНО-ЛУЧИСТОЕ ОТОПЛЕНИЕ
1. Чем отличается панельно-лучистое отопление от конвективного?
Конвективное отопление характерно тем, что температура внутреннего воздуха выше, чем температура окружающих конструкций (средняя радиационная температура
При лучистом отоплении температура ограждающих конструкций выше, чем температура внутреннего воздуха
Термин «лучистое отопление» обычно используют, когда применяются плоские горизонтальные или вертикальные греющие панели.
2. Как подразделяются системы панельно-лучистого отопления?
Системы панельно-лучистого отопления подразделяются:
а) по температуре поверхности панели:
— низкотемпературные – до 70 о С;
— среднетемпературные – до 250 о С;
— высокотемпературные – до 900 о С.
б) по виду теплоснабжения
Местные системы имеют панели или отражательные экраны со средней и высокой температурой. Энергоносителями для них являются электрический ток и дымовые газы.
Центральные системы пользуются панелями и отражательными экранами со средней и низкой температурой. Они имеют централизованное теплоснабжение с теплоносителями водой и воздухом (в редких случаях – паром).
3. Где размещаются греющие панели?
Панели располагаются в полу, потолке, наружных стенах и перегородках (рисунок 16).
1 – потолочное; 2 – стеновое; 3 – перегородочное контурное; 4 – напольное;
5 – подоконное; 6 – плинтусное; 7 – перегородочный регистр
Рисунок 16 — Размещение греющих панелей в помещении
4. Какие преимущества и недостатки у панельно-лучистого отопления?
Достоинства:
— Этот вид отопления по сравнению с другими создает в помещении более благоприятный микроклимат. Комфортное состояние наступает при температуре примерно на 2 о С ниже, чем при конвективном отоплении. Это дает экономию тепловой энергии;
— Кроме того, при снижении температуры несколько повышается относительная влажность и это благоприятно сказывается на самочувствии людей;
— Встроенный панели гигиеничны, на них нет осаждения пыли и ослаблен ее разнос;
— Низкий расход металла;
— При заводском изготовлении панелей уменьшаются затраты труда на монтаж системы отопления.
Недостатки:
— Неремонтопригодность. При засорении труб зачастую прочистка их невозможна и приходится замоноличенные трубы обрезать, создавая новую систему отопления;
— Сложность регулирования теплоотдачи;
— Некоторое увеличение капитальных затрат (по сравнению с конвективным отоплением) в связи с пониженной температурой теплоносителя.
5. Почему заложенная в панель труба дает больше теплоты, чем открытая?
Тепловой поток с поверхности отопительного прибора возрастает при устройстве оребрения (за счет увеличения поверхности нагрева). Такой прием называется эффектом оребрения.
В случае нанесения на поверхность трубы слоя другого материала, например, бетона, возникает аналогичный эффект оребрения. Поэтому, труба, замоноличенная в панель будет отдавать больше теплоты, чем открыто проложенная.
Однако, если заглубление трубы в бетон будет значительным, то бетон начнет выполнять роль изоляции и эффект оребрения уничто- жится. На рисунке 17 изображена труба с наложенным слоем другого материала
.
1 – стенка трубы; 2 – слой оребрения
Рисунок 17 – Схема оребренной трубы
Значение d3, при котором тепловой поток будет максимальным называется критическим диаметром. Его величина зависит от теплопро-
водности. Для железобетона он равен 0,24 м, для шлакобетона — 0,03 м.
Отсюда вывод: для панельных систем отопления нужно применять тяжелый бетон, у которого высокая теплопроводность.
Рисунок 18 – Плоская панель с замоноличенными трубами
На рисунке 18 изображена панель с замоноличенными трубами, по которым протекает теплоноситель. Тонкими линиями обозначен критический диаметр. И, как видно из рисунка, эффект оребрения зависит от расстояния между трубами, обозначенным буквой «а».
Отсюда вывод: при малом расстоянии между трубами снижается эффект оребрения.
6. Каково оптимальное расстояние между трубами?
Расстояние между трубами в панели называется шагом труб. Шаг зависит от вида помещения и его теплопотерь. Диапазон шага колеблется в пределах от 50 до 600 мм. Чаще всего применяется шаг 150, 200 и 300 мм.
В случае напольных панелей при малых теплопотерях, составляющих не более 50 Вт/м 2 , допускается шаг 300 мм. В помещениях с большими теплопотерями (при тепловой нагрузке более 80 Вт/м 2 ) и помещениях с повышенными требованиями к равномерности температуры поверхности пола шаг принимается равным 150 мм. В промежуточных случаях часто применяется переменный шаг укладки – вдоль наружных стен он меньше, чем вдоль внутренних (см.рисунок 26 ).
Количество рядов труб с уменьшенным шагом определяется в процессе проектирования.
Шаг в 200 мм характерен для аквапарков, бассейнов и крупных промышленных помещений [6].
7. Где рекомендуется устраивать панельно-лучистое отопление?
Панельно-лучистое отопление применяют:
— в жилых зданиях;
— в помещениях детских дошкольных учреждений;
— в операционных, родовых, наркозных и тому подобных помещениях лечебно-профилактических учреждений;
— в помещениях и вестибюлях (теплые полы) общественных зданий;
— для обоrревания основных помещений вокзалов, аэропортов, aнrapoв, высоких цехов производственных зданий;
— помещений катеrорий Г и Д (кроме помещений со значительным влаrовыделением);
— в производственных помещениях с особыми требованиями к чистоте (производство пищевых продуктов, сборка точных приборов и т.п.).
8. Как распределяется лучистый поток между ограждениями помещения?
Распределение лучистого потока показано в таблице .
Если излучение попадает на какое-либо из ограждений, то оно частично поглощается, частично отражается. Поверхность, поглотившая лучистый поток создает вторичное излучение. Таким образом, все ограждения повышают свою температуру и становятся своеобразными отопительными приборами.
Таблица 1 – Распределение лучистого потока от отопительной
панели между ограждениями помещения (в долях единицы)