Гидравлика систем отопления и охлаждения

ТЕПЛООБМЕННЫЕ ПРИБОРЫ

5.1. Обшие сведения

В системах обеспечения микроклимата для передачи теплоты от жидкого теплоносителя к воздуху и ограждающим конструкциям поме­щения применяют отопительные приборы и панели, в системах охлаждения — фенкойлы и панели охлаждения (рис. 6.1). Конструктив­ное исполнение этого оборудования весьма разнообразно. Поэтому рас­смотрим лишь некоторые общие закономерности влияния их гидравли­ческого сопротивления, тепловой инерции и теплопередачи на регули­руемость систем.

Теплообменный прибор является составным элементом регулиру­емого участка. Он отбирает на себя часть располагаемого давления, уменьшая тем самым внешний и общий авторитеты терморегулятора. Следовательно, чем выше сопротивление теплообменного прибора, тем меньше возможности для увеличения его теплопередачи при от­крывании терморегулятора (относительно номинального положения штока). Наименьшее гидравлическое сопротивление имеют, в основ­ном, секционные радиаторы. Несколько выше сопротивление у кон­векторов, конвекторов-радиаторов и фенкойлов с коллекторным рас­пределением параллельного движения теплоносителя в трубках. По­вышенное сопротивление у панельных радиаторов и отопительных (охлаждающих) панелей.

На работу теплообменного прибора с терморегулятором влияет также его тепловая инерция. От нее зависят показатели экономической эффективности системы и санитарной гигиеничности помещения. При ре­гулировании расхода теплоносителя происходит задержка во времени вы­хода теплообменного прибора на новый уровень теплопередачи, так как процесс теплообмена является инерционным. Чем больше масса теплооб­менного прибора и масса воды в нем, а также чем меньше коэффициент

теплопроводности материала, из которого он изготовлен, тем меньше экономический и санитарно-гигиенический эффекты от автоматичес­кого управления тепловым потоком [28; 29; 30].

Теплообменные приборы бывают с малой тепловой инерцией: имеющие малую массу металла, малую водоемкость, высокий коэффи­циент теплопроводности (конвекторы, конвекторы-радиаторы, панель­ные радиаторы, фенкойлы, охлаждающие панели) и большой тепловой инерцией: соответственно с большой массой металла или бетона, боль­шой водоемкостью, низким коэффициентом теплопроводности (чугун­ные радиаторы, отопительные панели в полу и т. п.).

Сравнение инерционности теплообменных приборов показывает, что наиболее управляемыми являются фенкойлы и вентилируемые по­толочные панели (балки) охлаждения. Они через несколько минут вы­ходят на заданный тепловой режим.

Около пяти минут необходимо конвекторам и конвекторам-радиа­торам с медными трубками и алюминиевым оребрением, чтобы адекват­но отреагировать на действия терморегулятора. Для панельных радиа­торов на это требуется примерно пятнадцать минут.

Большую тепловую инерцию имеют секционные чугунные ради­аторы: им необходимо несколько часов для остывания после пере­крытия терморегулятором потока теплоносителя. При этом терморе­гулятор создает условия для экономии энергоресурсов, но радиатор не дает возможности их реализовать. Радиатор на такой же промежу­ток времени запаздывает с реагированием на открывание терморегу­лятора. В это время терморегулятор создает условия для обеспече­ния теплового комфорта в помещении, но радиатор для этого еще не готов.

Самую большую тепловую инерцию имеют отопительные и охлаж­дающие панели, выполненные в виде замоноличенных в строительные конструкции трубопроводов (в полу, стенах или потолке). Время реа­гирования на действия терморегулятора для них исчисляется десятка­ми часов. Они не способны в полной мере (не учитывая незначитель­ного саморегулирования теплообмена, возникающего при изменении разницы температур воздуха и панели) отреагировать на дополнитель­ные теплопоступления в помещение. Поэтому используют теплые по­лы, предназначенные лишь для обеспечения теплового комфорта на уровне ног, а остаток теплопотерь помещения компенсируют дополни­тельными малоинерционными теплообменными приборами с термо­регуляторами.

Если рассматривать поле температур, формируемое теплообменны­ми приборами в помещении, то самые идеальные условия для человека (тепло у ног и комфортно возле головы) создают отопительные панели в полу и охлаждающие панели в потолке (см. рис. 1.5).

Разные типы теплообменных приборов имеют свойственные им преимущества и недостатки. При использовании терморегуляторов преимущество следует отдавать малоинерционным теплообмен­ным приборам с незначительным гидравлическим сопротивлением.