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

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

Рис. 1. Схемы стояков однотрубной системы

Рис. 2. Замеры №1 температур поверхности труб и алюминиевого радиатора

Рис. 4. Замеры №3 температур поверхности труб и чугунного радиатора


Рис. 5. Вариант подключения алюминиевого радиатора по схеме снизу-вниз к подъемному стояку

Табл. 1. Объем воды в одной секции некоторых алюминиевых радиаторов (h = 500 мм)

  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 гг.XX в. 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 Ги 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 снизувверх, в опускной — сверхувниз. Соотношение между ними было 50/50%. 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°C.Радиаторный узел непроточный: подводки — d20, замыкающий участок — d15.

На нижней и верхней подводках смонтированы шаровые краны d20. Согласно рис. 2 видно, что только поодной (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°C. Такое движение воды называют «опрокинутой» циркуляцией. Перепад температуры воды в узле составил всего 1°C, а между верхним и нижним коллекторами— более 20°C. 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°C,наружного— –7°C.Теплоотдача радиатора значительно увеличилась и практически соответствовала теплоотдаче прибора в двухтрубной системе при отопительном графике 95–70°C.

Для замеров №1 и№2 (рис. 2, 3) нами выполнены приблизительные расчеты комплексного коэффициента ф [3,формула 9.3], на который при определении теплоотдачи прибора умножается их номинальный тепловой поток (приводится в технических паспортах).При расчетах приняты допущения: температура поверхности в подводках равна температуре воды; температура поверхности радиатора в среднем на 5°C ниже температуры воды.

Для замеров №1 и№2 для схемы присоединения снизу–вверх значения коэффициента фсоставили 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 фсоставили бы 0,5 и 0,43. С учетом этого, снижение теплоотдачи 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°C (а не 20°C, 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 (табл. 1). Из табл. 1 видно, что наименьший объем воды содержится в биметаллических 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. 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 три 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 гг.XX в. 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).

По материалам сайта: http://www.c-o-k.ru