Лучевая разводка системы отопления: плюсы и минусы лучевой разводки для многоквартирного дома

Содержание

схема разводки отопления на фото и видео примерах

Содержание:

При возведении здания любого назначения обустройство лучевой разводки системы отопления относится к наиболее затратным статьям сметы на строительство. По этой причине следует тщательно обдумывать каждый этап создания отопительной конструкции, уделяя внимание даже незначительным деталям. 

лучевая система отопления двухэтажного дома

Среди прочих решений, необходимо определиться со способом разводки труб, чтобы система теплоснабжения получилась наиболее эффективной, надежной и безотказной в работе. По мнению специалистов в области теплотехники, современным и перспективным считается вариант разводки труб от источника тепловой энергии по всему зданию, получивший название лучевое отопление дома. 

Особенности лучевой схемы теплоснабжения 

Лучевая система отопления является оптимальным выбором способа теплоснабжения для домов с большим количеством комнат и подсобных помещений или для зданий, в которых насчитывается несколько этажей. Благодаря ее монтажу значительно повышается эффективность работы оборудования и качество теплопередачи, поскольку отсутствуют излишние теплопотери. На фото можно увидеть, как выглядит один из вариантов коллекторной схемы обогрева дома. 

Принцип функционирования лучевой разводки несложен, но имеет ряд особенностей. Он подразумевает расположение на каждом этаже нескольких коллекторов для отопления, от которых организуют прокладку трубопроводов для прямой и обратной подачи теплоносителя (детальнее: "Прокладка трубопроводов отопления по правильной схеме"). Если создается лучевая разводка системы отопления, инструкция к такой схеме регламентирует монтаж элементов конструкции в цементную стяжку.
лучевая схема системы отопления

Разводка отопительного трубопровода должна выполняться до начала внутренних ремонтных работ. Если этого не сделать, тогда нужно будет срывать стяжку, прокладывать трубы и вновь заливать полы специальным раствором. 

Элементы коллекторной схемы отопления

Лучевое отопление частного дома представляет собой конструкцию, состоящую из нескольких главных элементов:

  1. Нагревательный котел. Этот прибор является отправной точкой, поскольку из него горячий теплоноситель направляется в трубопроводы и радиаторы. Мощность теплоагрегата должна соответствовать теплоотдаче отопительного оборудования. Здесь имеется следующий нюанс: лучевая схема разводки системы отопления в отличие от других вариантов разводки трубопровода обладает большей степенью теплопотерь, что непременно нужно учитывать при расчете параметров оборудования. 
  2. Циркуляционный насос. Согласно особенности своего устройства, лучевая разводка отопления относится к закрытому типу и для ее функционирования требуется принудительная циркуляция жидкого теплоносителя. Для этой цели устанавливают специальный насос, создающий определенное давление и перекачивающий жидкость. В результате обеспечивается необходимый температурный режим, гарантирующий эффективную работу системы теплоснабжения.

    Выбирая циркуляционный насос для лучевого отопления, следует обратить внимание на ряд параметров, включая длину трубопроводов и материалы изготовления радиаторов.

    Кроме этого, мощность насоса не относится к важнейшим его характеристикам, следует учитывать скорость, с которой будет перекачиваться жидкость. Этот параметр показывает объем теплоносителя, перемещаемого циркуляционным устройством в единицу времени.

    Для коллекторных систем пола с обогревом насосы необходимо выбирать очень тщательно (прочитайте также: "Коллекторная система отопления частного дома - схема разводки"). Нужно помнить, что для подобного варианта обогрева требуются более мощные приборы для перекачивания жидкого теплоносителя.

  3. Коллектор (его еще называют гребенкой). Также является важным элементом лучевой разводки системы отопления. На гребенку возлагается функция распределительного устройства, предназначенного для централизованного обеспечения радиаторов отопления теплоносителем (подробнее: "Распределительная гребенка системы отопления - назначение и принцип работы").

    Лучевая схема системы отопления всегда содержит разнообразные терморегулирующие или запорно-регулирующие элементы. Они обеспечивают необходимый расход носителя тепловой энергии в каждой ветке конструкции. Создать дополнительные условия для более производительной работы отопительной конструкции без излишних затрат поможет монтаж термометров и удалителей воздуха, функционирующих в автоматическом режиме.

    Коллекторы на отечественном рынке предлагаются потребителям в широком ассортименте. Выбор конкретного устройства основывается на количестве запроектированных контуров обогрева или подключаемых радиаторов. Гребенки производят из различных материалов – это может быть латунь или сталь, а также полимерная продукция.

  4. Шкафы. Лучевая схема отопления требует, чтобы все элементы, входящие в нее, располагались в специальных оборудованных для них конструкциях. Распределительный коллектор для отопления, запорная арматура, трубопроводы нужно помещать в коллекторные шкафы, имеющие простую конструкцию. Они бывают как встраиваемые в нишу стены, так и наружными, но при этом отличаются функциональностью и практичностью. 
лучевая разводка отопления

Выбор труб для лучевой разводки системы отопления

Прежде, чем приступить к обустройству такой конструкции, как лучевая разводка системы отопления, необходимо определить, какие подводящие и отводящие трубы следует приобрести. Их параметры очень важны.

Так, должны быть одинаковые габариты труб у следующих элементов системы: 

  • нагревательный котел;
  • подводящая магистраль;
  • вход у коллектора. 

Исходя из этого, нужно подбирать диаметры одинаковые труб, в том случае, если окажется что они отличаются, потребуются специальные переходники. 

Материалы, из которых производят трубы подвода и отвода горячего и уже остывшего теплоносителя, бывают самыми разными. Но специалисты рекомендуют отдавать предпочтение пластиковой продукции, отличающейся доступностью для многих владельцев недвижимости и простотой проведения монтажных работ. Но и при выборе таких труб нужно принимать во внимание стойкость к негативному влиянию агрессивных сред и высоких температур. 

Коллекторная система и теплые полы

Но подобный вариант обогрева имеет особенности конструкции, что необходимо учитывать на стадии проектирования теплоснабжения строения: 

  • на всех контурах коллекторы в обязательном порядке снабжают термостатическими клапанами и приборами, регулирующими расход теплоносителя;
  • при реализации схемы разводки труб для системы теплого пола используют термостатические головки и электротепловые приводы. Благодаря данным приборам конструкция пола с обогревом немедленно реагирует на изменение температуры воздуха в помещении, поддерживая в нем комфорт и уют; 
  • при выборе типа распределительной системы нужно знать, что она может быть выполненной по стандартной или индивидуальной схеме. Профессионалы советуют отдавать предпочтение второму варианту. В индивидуальных системах тогда не только котел функционирует в нормальном режиме, но и нет значительных температурных перепадов, а топливо расходуется в экономном режиме. Теплые полы, сделанные с применением индивидуальной лучевой схемы разводки, можно обустраивать в любом здании. 
лучевая система отопления двухэтажного дома

Преимущества коллекторной системы

Лучевая отопительная система имеет ряд преимуществ перед одно- и двухтрубными конструкциями.

Среди них основными являются: 

  • наличие возможности скрыть прокладку трубопровода и других элементов оборудования;
  • отсутствие соединений и как результат слабых мест между коллектором и радиаторами отопления; 
  • несложный монтаж системы и выполнение работ самостоятельно, даже не имея особых навыков. Количество соединений минимально и поэтому сборка выполняется в кратчайшие сроки;
  • стабильное функционирование отопительной конструкции. В случае использования лучевого способа разводки отсутствует вероятность гидравлических ударов. Особо данная проблема актуальна в том случае, когда предстоит монтаж импортной сантехники, для которой граничное давление равно 3 атмосферам; 
  • чтобы отремонтировать или заменить поврежденные участки трубопровода, достаточно отключить луч схемы, а вся система будет продолжать функционировать в прежнем режиме; 
  • оборудование имеет доступную стоимость, как и все его комплектующие; 
  • упрощение процесса проектирования и монтажа отопительной конструкции по причине использования труб одинакового диаметра, идущих от гребенки. 
лучевая схема системы отопления

Лучевая отопительная система отличается эффективностью, производительностью, недорогой ценой, безопасностью и комфортом. Применять данную схему можно в любом по назначению здании, начиная от собственного дома и заканчивая крупным офисным зданием.

Видео о лучевой разводке системы отопления:

с теплым полом, схема разводки, коллектор

Содержание статьи:

Существует довольно большое разнообразие автономных систем отопления, которые предназначены для обогрева частных домов. В местах, где наблюдаются регулярные перебои электроснабжения или поблизости не проходит газовая магистраль, люди отдают предпочтение традиционным русским печам. Это наиболее яркий пример лучевой системы отопления частного дома.

Современное лучевое отопление

Разводка лучевой системы отопления

Русские печи имеют довольно большие размеры, что иногда создает трудности в их установке в загородных домах и тем более в городских квартирах. Однако технологии не стоят на месте, отопительные системы модифицируются и адаптируются под запросы современного человека.

По подводке труб от коллектора к радиаторам системы делятся на три типа:

  • лучевая;
  • двухтрубная;
  • однотрубная.

Принцип работы лучевого обогрева базируется на том, что разводка подразумевается в отдельности для каждого радиатора. Это наиболее весомое преимущество данной системы. При необходимости радиаторы можно включать и отключать как группами или по отдельности.

Система оснащена специальным вентилем подачи тепла. Если на улице тепло или на кухне работают бытовые приборы, вентиль можно немного прикрутить. Благодаря возможности регулировать подачу тепла в комнаты, удается экономить топливо.

Особенности и сегменты лучевой разводки

Элементы лучевой отопительной системы

Система отопления, работа которой основывается на лучевом излучении, больше всего подходит для использования в многоквартирных домах или загородных/частных домах с несколькими этажами и большим количеством комнат. Это позволяет повысить эффективность работы всей отопительной системы, гарантирует качественную тепловую подачу и экономично потребуется ресурс.

Принцип работы лучевой системы отопления прост, но имеет свои особенности. Если в сооружении предусмотрено несколько этажей, коллекторы должны быть установлены на каждом. Причем в некоторых случаях целесообразно на этаж устанавливать не один, а несколько коллекторов, и от них разводить трубы. Эффективность оборудования будет неоспоримой в том случае, если дом хорошо утеплен и потери тепла минимальны.

Лучевая система отопления включает в себя несколько основных элементов, необходимых для качественной работы.

  • Котел – основная деталь. От него подается тепло в трубы, а оттуда к радиаторам.
  • Циркулярная насосная станция, благодаря которой обеспечивается необходимое давление в трубах и циркулирует теплоноситель.
  • Коллектор, с помощью которого осуществляется равномерная подача и распределение тепла по всем помещениям.

Еще одна составляющая – шкаф. В нем удается скрыть распределительный коллектор, запорную арматуру и трубы. Конструкция проста, практична и функциональна.

Лучевая схема подключения отопления

Схема подключения циркуляционного насоса

В поисках наиболее оптимальной разновидности отопительной схемы, чаще всего отдают предпочтение лучевой поэтажной разводке трубопровода. Суть метода заключается в том, что все трубы и комплектующие скрыты в толще пола. Основной распределительный орган системы монтируют в нише стенового ограждения или в специальный шкаф.

Для реализации схемы подключения нужен циркулярный насос или несколько приборов, которые монтируют на каждой ветке или кольце. Чаще всего данную схему реализуют на базе одно- и двухтрубного монтажа, вытесняя тройниковый метод подключения.

Около стояка двухтрубной системы устанавливают подающий и обратный коллекторы. От них под полами проводят трубы к каждому радиатору, установленному на этаже.

Каждый из контуров приблизительно должен иметь одинаковую протяженность. Если по определенным причинам реализовать это невозможно, большой контур необходимо отдельно оснастить циркулярным насосом, автоматикой для регулировки температуры.

При этом показатели температуры на каждом контуре будут независимы друг от друга. Обусловлено это тем, что трубопровод будет находиться под стяжкой. Каждый радиатор дополнительно оснащают воздушным краном. Воздухоотводчики, как правило, устанавливают на коллекторе.

Прежде чем приступать к работе, нужно определить место расположения оборудования, составить бумажный список всего необходимого и схематически изобразить расположение выбранных радиаторов.

Лучевая отопительная система и теплый пол

Лучевая отопительная система и водяной теплый пол монтируются схожим способом. Пол с подогревом можно подсоединить к радиаторам через один коллектор. Такой подход чрезвычайно востребован среди людей, которые хотят утеплить полы в некоторых комнатах, а не по всей жилплощади.

Чрезвычайно важно предусмотреть регулировку температуры, в противном случае в комнате может быть слишком жарко или холодно. При организации теплого пола трубы необходимо изолировать в один слой. Изоляционный материал толщиной 6-10 мм пропускает не более 30% тепла.

Достоинства и недостатки

При лучевом отоплении ко всем радиаторам поступает теплоноситель с одинаковой температурой

Коллекторно-лучевая отопительная система вобрала в себя все достоинства своих предшественников, чем обусловлена популярность оборудования.

Основные достоинства:

  • Эстетичность.
  • С точки зрения гидравлики это самая совершенная отопительная система. К каждой батарее проведены индивидуальные линии, поэтому сегменты системы независимы.
  • При желании или необходимости можно отключить любую батарею.
  • Ко всем радиаторам поступает вода одинаковой температуры.
  • Есть возможность оснастить систему средствами автоматического регулирования и управления в целом всей схемой.
  • Минимальное количество соединений, какие-либо тройники отсутствуют.

Наиболее весомый недостаток – высокая стоимость оборудования и его установки. Затраты на дорогостоящие коллекторы и повышенный метраж трубопровода не может компенсировать отсутствие фитингов. Если здание имеет несколько этажей, стоимость оборудования удваивается, утраивается и т.д., в зависимости от количества этажей. Сама установка под полами в дальнейшем предполагает дополнительную работу по устройству напольного покрытия.

Модернизация любой лучевой системы не имеет особых сложностей, для ее реализации потребуется монтаж дополнительных клапанов с термостатической головкой на каждый радиатор, который подключен к системе. Благодаря термостату удается выставить наиболее оптимальный в конкретном случае температурный режим. Температура выше заданных человеком параметров подниматься не будет.

Модернизацию отопительной системы целесообразно проводить в тех зданиях, где каждое помещение разграничено по назначению. Например, для хранения товара нужен один температурный диапазон, а для комфортного пребывания в комнате людей уже другой.

В поисках наиболее подходящей отопительной системы обычно выясняется, что лучше всего подходит именно лучевая система, поскольку преимущественных особенностей у нее значительно больше, нежели недостатков. Последние упираются только в финансы, эффективность и производительность системы при этом на высоте. Средняя продолжительность работы оборудования для отопления составляет 50 лет.

Что такое лучевая система отопления, ее достоинства и недостатки

Комбинированная схема разводки трубопроводов отопления

Нередко в помещении установлен всего не один отопительный прибор, а несколько. Подводить к каждому радиатору отдельную двухтрубную петлю-ветку при коллектроно-лучевой разводке нерационально. Лучше до каждой комнаты проложить отдельную ветку, которая внутри помещения обойдет несколько отопительных приборов, реализуя тупиковую или попутную схему.

Схема комбинированной разводки системы отопления.

Рассчитывают такую систему как лучевую. Ветки, снабжающие теплоносителем несколько радиаторов, подвергаются отдельному расчету как тупиковые или попутные. В современных системах радиаторы снабжаются термоклапанами (терморегуляторами), настраиваемыми пользователями на разные температуры, исходя из текущих требований комфортности нахождения в помещении. Стабильность температурного режима в помещении становится трудно поддерживать.

Оказывается можно избавиться от нестабильности, одновременно уменьшив затраты на подключение радиаторов, соединяя их по т.наз. «проходной схеме».

«Проходная» схема соединения радиаторов.

Термоклапан ставится только на первый в контуре радиатор, регулируя расход теплоносителя по всем последовательно включенным отопительным приборам. Они воспринимаются как один радиатор. Сложности балансировки возникнут при многосекционных приборах (по 10 и более секций).

Оценка

Преимущества

Чем лучевая система отопления лучше последовательной? Вот типичный список аргументов ее сторонников:

  1. Минимальный разброс температур между отопительными приборами. Они запитаны от общего коллектора и питаются с одной подающей нитки;
  2. Удобство управления. Из коллекторного шкафа вы можете изменить температуру любого участка системы отопления;

Коллекторный шкаф — узел управления отоплением во всем доме.

  1. Независимая регулировка температуры приборов. Если вы прикроете или полностью отключите любой из них, это никак не скажется на работе остальных батарей;
  2. Скрытая прокладка подводок. Уложенные в стяжку или штробы, они не будут портить дизайн жилого помещения.

Подводки отопительных приборов будут скрыты настеленным по лагам полом.

Недостатки

Вначале — несколько критических комментариев к тем свойствам коллекторной разводки, которые я упомянул в числе ее преимуществ.

  1. В двухтрубной последовательной системе тоже можно получить одинаковую температуру батарей. При тупиковой разводке она достигается балансировкой системы (то есть дросселированием подводок ближних к котлу батарей), при попутной разводке температура на всех отопительных приборах будет одинаковой и без балансировки;

Петля Тихельмана, или двухтрубная система с попутным движением теплоносителя. Температура всех радиаторов одинакова без балансировки.

  1. Управлять температурой воздуха в комнате удобнее всего непосредственно из нее. Если вам нужно идти через весь дом к коллекторному шкафу для того, чтобы уменьшить нагрев батареи — это, согласитесь, вовсе не выг
Лучевая система отопления частного дома своими руками

Содержание статьи:

Фото лучевой разводки отопления

Фото лучевой разводки отопления

Эффективность работы системы отопления зависит от множества факторов. К ним относятся материалы изготовления труб и приборов, правильно выбранный котел и профессионально составленная схема прокладки магистрали. Последнее влияет не только на качество работы, но и на безопасность и долговечность. Для загородных коттеджей большой площадью чаще всего используется лучевая система отопления частного дома своими руками. В чем ее особенность и почему она эффективнее стандартной разводки труб?

Лучевая схема отопления

Традиционно прокладка труб выполняется вдоль стен. Однако такая методика неприемлема для домов с большой площадью и несколькими этажами. Главным недостатком является быстрое остывание теплоносителя. Решить эту проблему может лучевая система отопления двухэтажного дома с распределением горячей воды по отдельным контурам. Но сначала нужно узнать, что такое лучевая система отопления – фото и видеоматериалы помогут в этом.

Принцип проектирования заключается в создании отдельных контуров, каждый из которых подключается к одному или нескольким приборам (радиатор, теплый пол и т.д.). При этом разводка трубопроводов делается не по стене, а по полу. Правильно смонтированная лучевая система отопления своими руками имеет несколько преимуществ:

  • Равномерное распределение теплоносителя по всем приборам. Фактически отсутствует температурная разница, как при последовательном подключении – чем дальше радиатор от котла, тем ниже в нем температура воды;
  • Возможность регулировать уровень нагрева в каждом отдельном контуре. Для этого необходимо установить двухходовой (трехходовой) клапан;
  • Лучевая разводка отопления дает возможность проводить ремонтные или профилактические работы без отключения всей системы;
  • Уменьшение гидравлических потерь. Это связано с тем, что трубы прокладываются с минимальным количеством угловых соединений.

Однако лучевая разводка радиаторного отопления имеет и недостатки. Во-первых – она может быть только двухтрубная. Остывший теплоноситель необходим для смешивания с горячим потоком с целью минимизации затрат на нагрев воды и автоматического регулирования ее температуры. Если обратная труб будет проходить отдельно от основных – установить узел смешивания будет практически невозможно.

Ошибочным является мнение о сильно увеличенном расходе материалов для монтажа. Если правильно составить схему прокладки труб, то выясниться, что лучевая разводка системы отопления будет в некоторых случаях экономнее.

Для этого нужно правильно подойти к вопросу создания предварительной проектной документации.

Лучевое отопление своими руками

Пример схемы лучевого отопления

Пример схемы лучевого отопления

Можно ли сделать профессиональный чертеж лучевой системы отопления двухэтажного дома? Это вполне реально, если применить комплексный подход к решению этой задачи. Для этого потребуются начальные навыки проектирования (создание элементарных чертежей), знание основ работы отопления. Если же уверенности в собственных силах нет – рекомендовано обратиться в специализированные проектные компании.

Для тех кто хочет сделать лучевую систему отопления частного дома своими руками, работу следует разбить на несколько этапов:

  1. Кран Маевского (воздухоотводчик)

    Кран Маевского (воздухоотводчик)

    Анализ состояния помещения. Главным условием для прокладки труб является отсутствие чистового пола. Он может быть обустроен только после прокладки магистралей.

  2. Места установки радиаторов. Их монтаж рекомендован на наружных стенах под оконными конструкциями, так как здесь самые большие тепловые потери.
  3. Составление плана дома. В нем сначала отмечаются исходные данные, необходимые для двухтрубной лучевой системы отопления – расположение котла и радиаторов.
  4. В плане указывается прокладка трубопроводов. Для двухэтажного дома сначала планируется монтаж центрального распределительного коллектора, к которому будут подключены отдельные контуры.
  5. Запорная и предохранительная аппаратура. Лучевая схема отопления должна иметь группы безопасности и запорную арматуру. К ним относятся краны Маевского (воздухоотводчики), манометры, термометры, краны перекрытия и коллектора. Их порядок установки обязательно указывается на схеме.

Последний пункт очень важен, так как для стандартной разводки труб достаточно установить один воздухоотводчик. В нашем случае их количество должно быть равно числу контуров в системе. Это необходимо для того, чтобы лучевая система отопления частного дома работала нормально, без возникновения воздушных пробок. Кран Маевского устанавливается в самой высокой точке контура. Обычно это верхний патрубок радиатора.

Коллекторная или лучевая разводка труб

Схема простейшего коллектора

Схема простейшего коллектора

Основным элементом системы, без которого лучевое отопление дома невозможно – коллектор. Он предназначен для распределения теплоносителя от центральной магистрали по отдельным контурам. Внешне коллектор представляет собой полый цилиндр с патрубком для входа (выхода) воды и соединительными элементами, к которым подключаются контуры системы.

Для того, чтобы двухтрубная лучевая система отопления функционировала нормально потребуется два типа коллекторов:

  • Входной. Для оптимальной работы комплектуется насосом и двухходовых (трехходовым) распределительным клапаном. Для функционирования последнего понадобится термометр, установленный в корпус коллектора. Получая от него значения текущей температуры воды в лучевой разводке отопления, клапан смешивает горячий и остывший теплоноситель. Таким образом происходит автоматическая регуляция тепла в трубах.
  • Выходной. После того как жидкость прошла полный цикл по контурам, она должна снова вернуться в котел для дальнейшего нагрева. Для ее сбора устанавливают выходной коллектор. На его патрубки можно поставить дополнительные устройства регулирования – балансировочные расходометры. С их помощью температуру воды каждого контура в лучевой разводке радиаторного отопления можно изменить, регулирую пропускную способность патрубков.

На первый взгляд при проектировании системы можно обойтись без коллектора, просто сделав распределение с помощью тройников. Однако в таком случае у лучевой разводки системы отопления будут наблюдаться сбои в работе. Без насосов, распределительных и регулирующих механизмов возникает вероятность «простоя» некоторых контуров – теплоноситель попросту не будет в них циркулировать.

Трубы: требования к материалу

строение трубы из сшитого полиэтилена для отопления

строение трубы из сшитого полиэтилена для отопления

Какие трубы рекомендуется подбирать при монтаже лучевой системы отопления своими руками? Есть несколько критериев, определяющих эксплуатационные и технические качества будущей магистрали. Исходной точкой можно считать условия установки – трубы монтируются в цементную стяжку или под декоративное покрытие деревянного пола.

Специфика прокладки подобной магистрали заключается в необходимости изгиба труб, углы которого чаще всего не равны стандартным. Поэтому рекомендуется применять достаточно гибкий материал, чтобы избежать большого количества стыков. Лучше всего для лучевой системы отопления частного дома подходит сшитый полиэтилен.

В конструкции трубы из сшитого полиэтилена должна быть воздухонепроницаемая прослойка.

Это обязательное условие, так как без нее полиэтилен будет пропускать молекулы воздуха, обогащающие теплоноситель. В результате этого на внутренней поверхности радиаторов и теплообменника котла будет прогрессировать процесс ржавления. Материал изготовления обязательно указывается на лучевой схеме отопления.

Помимо этого при выборе труб нужно обратить внимание на такие факторы:

  • Для коллекторной разводки характерно использование труб для контуров меньшего диаметра, чем сечение общего подводящего патрубка. Оптимальным размером будет 32 или 24 мм;
  • Обеспечение защиты от механических воздействий. Трубы лучевого отопления дома, проложенные по полу, заливаются цементной стяжкой. Во время этого нужно следить, чтобы не произошло передавливания магистрали.

При монтаже лучевой системы отопления частного дома только своими силами проводится проверка целостности и правильности соединения труб перед заливкой стяжкой. Для этого после установки всех элементов запускают котел отопления. В процессе циркуляции жидкости по магистралям не должно быть протечек. Только по окончании такой проверки можно обустраивать декоративный пол.

Советы по монтажу лучевой системы

В отличие от стандартной схемы установки, монтаж лучевой система отопления для двухэтажного дома имеет ряд нюансов. Прежде всего это касается места монтирования регулирующих коллекторов. Общий распределительный узел должен располагаться непосредственно после выхода теплоносителя из котла. Чаще всего это специально оборудованная котельная.

Если дом достаточно большой, то распределительных коллекторов может быть несколько. Для двухтрубной системы отопления с лучевой конфигурацией важно, чтобы пользователь имел свободный доступ к каждому из них. Поэтому их устанавливают в специальном закрытом ящике.

Нельзя оставлять коллектора в цементной стяжке или скрывать за несъемными декоративными панелями.

Для обеспечения контроля работы системы лучевой разводки теплоснабжения устанавливаются датчики и запорная арматура:

  • Манометры и термометры. Как минимум одна пара этих приборов должна находиться на выходе горячего теплоносителя из котла. Также рекомендуется их монтаж на каждом коллекторе. Таким способом можно визуально контролировать уровень нагрева воды в лучевой разводке отопления для каждого радиатора (или группы) в отдельности. Это одно из основных правил организации лучевой системы отопления своими силами;
  • Защитная арматура. К ней относятся воздушные краны Маевского и предохранительные клапаны для стабилизации давления;
  • Запорная арматура. Устанавливается перед входным патрубком котла и для каждого коллектора в отдельности. С их помощью можно выполнять ремонтные или профилактические работы с лучевой разводкой отопления не отключая все контуры. Достаточно ограничить приток теплоносителя в определенный из них.

В настоящее время применение лучевой системы отопления для частного дома является оптимальным вариантом. Но только в том случае, если монтаж стандартной невозможен из-за низкой эффективности. Поэтому нужно предварительно рассчитать два варианта. Сделать это можно с помощью специальных программ, например – Valtec, Oventrop CO или Kan CO.

Для лучшего понимания практической стороны монтажа лучевой системы отопления фото не совсем подходят. Поэтому рекомендовано ознакомиться с видеоматериалом, где объясняется специфика установки коллекторов и подключения к ним трубопроводов:

особенности работы, схема установки, возможности модернизации.

Печь Печь Костер — первый прямой потомок лучевого обогрева, а русская печь, яркий тому пример. Большая, занимающая значительное пространство, она была способна обогреть дом своим инфракрасным излучением, а по-простому — живым теплом. Если в помещении тепло, то излучения тепла, как такового не происходит, человек чувствует себя комфортно. А если в нем холодные стены, потолок и другие предметы интерьера, в большей степени, именно на них и транслируются инфракрасные лучи, излучаемые человеком. Наверняка, любой может вспомнить озноб, пробегающий по телу, казалось бы, в теплом помещении. Это и есть лучевой теплообмен, на принципе которого построена система лучевого отопления дома.

Инфракрасной излучение — это первый, и единственный принцип отдачи тепла, которым обладает любой и каждый предмет или объект, имеющий температуру, не опускающуюся ниже отметки абсолютного нуля по Кельвину. И оно, тем интенсивнее, чем выше температурный диапазон объекта. Человек тоже служит источником излучения инфракрасных лучей, которые, трудно поверить, но в большинстве своем уходят на обогрев помещения, в котором он в данный момент находится.

Современные системы отопления

Лучевая системаЛучевая системаСо времен русской печи прошло достаточно большое количество времени, и хотя она является идеальным вариантом лучевого отопления дома, но в настоящее время, ее установка в городской квартире — нонсенс. Но и технологии развиваются с каждым днем, поэтому все системы отопления, в том числе и лучевые, установленные как в частных домах, так и в квартирах, в большинстве своем самые современные, и адаптированы под запросы каждого человека.

Системы отопления, в первую очередь, разделяют по тому, как подводятся трубы от коллектора к радиаторам. Это несколько типов систем, таких, как;

  • Однотрубная;
  • Двухтрубная;
  • Лучевая;

Принцип лучевого обогрева в том, что разводка от коллектора, основного распределителя теплоносителя, подразумевается для каждого радиатора в отдельности. Это самый существенный плюс в данной системе — радиаторы можно включать и отключать, как по отдельности, так и группой.

Кроме того, вентиль подачи тепла можно регулировать. К примеру, если кухня не требует такого количества теплового излучения, за счет работы бытовых приборов, служащих дополнительным источником тепла, то вентиль можно прикрутить. Сделать это можно так, чтобы тепло в кухню поступало, но не в таком количестве, как в остальные помещения. То же самое можно сделать и с теми комнатами, которые не используются по назначению, но тепло в них сохраняться должно. За счет регулирования подачи тепла, возрастает и экономия топлива, а за счет этого, радуют и показания теплосчетчика.

Лучевая разводка: особенности и элементы

Наиболее оптимально система отопления при помощи лучевого излучения подходит, именно для многоквартирных домов, или же частных домов, имеющих не один этаж и множество комнат. Это существенно повышает эффективность работы всего оборудования в целом, гарантирует качественную тепловую подачу и значительно снижает количество тепло — и энергопоказателей.

Система отопления лучеваяСистема отопления лучеваяПринцип работы лучевой системы отопления довольно-таки прост, но имеет некоторые особенности. К примеру, если в здании несколько этажей, то установка коллектора подразумевается на каждом этаже. Причем во многих случаях, устанавливается не один, а несколько коллекторов, а уже от них идет разводка труб, и организация прямой и обратной подачи теплоносителя. Также стоит отметить и тот факт, что лучевое отопление дома эффективно работает только в случае хорошего утепления дома, за счет чего происходит наименьшая потеря тепла. Если дом утеплен как изнутри, так и снаружи — проблем с отоплением на принципе инфракрасного излучения не будет. Если же наоборот — все тепло будет уходить на обогрев стен, оконных панелей, полов и так далее.

Но сама по себе, лучевая система отопления — это сложная конструкция, сочетающая в себе основные и дополнительные элементы, необходимые для качественной работы. Сюда можно включить;

  • Котел, являющийся, чуть ли не основным элементом. Именно от него подается тепло в трубы, а по трубам к радиаторам.
  • Циркулярный насос, который создает определенное давление в трубах, при помощи которого циркулирует теплоноситель, и поддерживается оптимально комфортная температура в помещениях. Он же гарантирует и эффективную работу всей системы отопления;
  • Коллектор (или по-другому — гребенка), еще один наиважнейший элемент в лучевой системе отопления. Является, как бы центровым, и именно от него идет равномерная подача и распределение тепла во все помещения дома;
  • Шкаф, где все элементы разводки отопления должны быть скрыты. Коллекторный шкаф прячет в себе сам распределительный оллектор, трубы и запорную арматуру. Является довольно-таки простой конструкцией, но весьма функциональной и практичной. Могут располагаться, как снаружи, так, и встроены в стену;

Преимущества и недостатки лучевого отопления

Если сравнивать лучевую систему отопления с наиболее простыми и известными на сегодня одно- и двухтрубными системами, то преимуществ у лучевого отопления в разы больше, чем у старого поколения систем обогрева.

Преимущества лучевой системы отопления:

  • Скрытость— все трубы и составляющие элементы системы скрыты от посторонних глаз и не портят интерьер помещения;
  • Нет соединения между отопительным прибором и гребенкой, то есть слабых мест, как таковых, нет вовсе;
  • Допускается возможность монтажа системы своими руками, за счет чего экономятся денежные средства, а качества выполненных работ не вызывает сомнения;
  • Стабильная работа системы исключает гидравлические удары, а вследствие чего, выход из строя;
  • Даже при ремонте какого-либо участка отопления, не придется отключать всю систему, ремонт не сложен, и не требует разрушения конструкции бетонной стяжки, или же каких-либо сложных монтажных работ;
  • Доступность и приемлемая цена оборудования и установки;

Из недостатков можно отметить, наверно, только один — все системы лучевого отопления имеют свою индивидуальную конструкцию, особенно это касается установки систем обогрева в частных домах. Из этого следует, что стоимость конструкции в целом может существенно варьироваться в ту или иную сторону.

Плюс ко всему, не все могут самостоятельно установить и наладить систему, значит, придется оплачивать и работу мастеров по установке. Также нецелесообразно устанавливать подобную систему в одноэтажном частном доме, общее количество комнат которого не превышает трех-четырех помещений, включая и подсобные. Вот, в принципе, и все минусы.

Модернизация системы с целью экономии

Фото лучевой системы отопленияФото лучевой системы отопленияЛюбую систему лучевого отопления можно, в дополнение ко всему, модернизировать. Ничего сложного в данной процедуре нет — потребуется только установка дополнительных клапанов с термостатической головкой на каждый радиатор, подключенный к системе. На термостатической головке выставляется та температура, которая на данный момент оптимальна и комфортна больше всего, и которая не будет подниматься выше этого предела.

Подобная система лучевого отопления эффективно работает в тех зданиях, где помещения четко разграничены по назначению. К примеру, для хранения товара, находящегося на складе требуется один температурный диапазон. А для людей, работающих в офисном помещении, которое находится на территории склада — другая. Единственный минус подобной усовершенствованной системы — ее дороговизна.

Рассматривая лучевые системы отопления для дома, выясняется, что плюсов в них значительно больше, чем минусов. Причем минусы никак не относятся к производительности и эффективности системы, а в основном упираются только в денежный вопрос. А если прибавить сюда 50-летний срок службы одной такой системы, практически, отсутствие затрат на обслуживание, хороший потенциал в плане дизайна вкупе с гарантией оптимального комфорта, то в настоящее время лучевой системе обогрева, просто нет равных.

И в конце смело можно добавить, что лучевая система отопления — это новое поколение хорошо забытого старого, живого тепла русской печи.

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!
схема коллекторной, верхней, нижней, лучевой разводки труб от котла

Тёплый пол

Теплый пол в тандеме с коллектором

Это отдельный вид отопления в одну трубу. В таком отоплении разводка труб отопления осуществляется по полу, а затем контур заливается слоем стяжки. Принцип действия заключается в том, что трубы равномерно прогревают стяжку, а та, в свою очередь, отдает тепло в помещение. При этом есть весомые преимущества:

  • дома всегда теплые полы. Можно ходить босиком круглый год и не надо стелить ковров;
  • температура внизу выше, чем вверху. Если пользоваться обычными радиаторами, то под потолком значительно теплее, чем на уровне пола;
  • возможность регулировать температуру пола;
  • нет батарей, что, несомненно, является преимуществом для любого интерьера.

Разводка системы отопление в одну трубу, схема:

  • улитка;
  • змейка.

Схема «улитка» более распространена и предполагает скручивание трубы по периметру комнаты от стен к центру. При этом нет резких поворотов, которые могли бы замедлять циркуляцию. Схема «змейка» подразумевает прокладывание контура от одной стены к другой, при этом теплоноситель постоянно меняет направление движения на 180 градусов.

На что следует обратить внимание при монтаже:

  • под контур нужно проложить гидробарьер и отражающую изоляцию, чтобы тепло поднималось только вверх;
  • расстояние между трубами должно быть одинаковым, чтобы пол прогревался равномерно;
  • слой стяжки должен быть не менее 5 см, иначе она может потрескаться.

Также нельзя делать разрывов в теплом полу. Он выполняется из сплошного отрезка.

Тёплый плинтус

Плинтусная разводка труб отопления – это новинка, позаимствованная у наших американских друзей. Сначала давайте разберемся, что это за зверь. В качестве радиаторов выступают две медные трубы, соединённые перемычками. Благодаря этим ребрам увеличивается площадь теплоотдачи. Они устанавливаются по всей длине стен. Их конструкция позволяет отрезать элементы любой длины. Чтобы освободить торцы труб нужно снять несколько соединительных пластин. Они не закреплены и достаточно легко снимаются.

Бывают:

  • водяными – по принципу обычного водяного отопления в теплых плинтусах циркулирует вода;
  • электрическими – в трубы вставляются тэны, которые и являются основным нагревательным элементом.

Тёплый плинтус

Разводка отопительных труб с ребрами осуществляется в коробах. Что характерно, на крышке короба наклеена фольга и доступ воздуха к теплому контуру практически отсутствует. Возникает справедливый вопрос о том, как же тогда этот теплый плинтус греет помещение. Суть в том, что он работает совсем по иному принципу, нежели привычные батареи. Радиаторы греют воздух и если их закрыть плотным экраном, то нарушится конвекция и количество тепла в помещение будет меньшим. Учитывайте это при декорировании бата

. Теплопроводность жидких металлов.

.

1. Введение. Литье металлических предметов, например, из стали или алюминия, подвержено дефектам и дефектам литья. Следовательно, в большинстве современных производственных процессов компьютерное моделирование выполняется для уменьшения дефектов и недостатков, а также в целом для оптимизации производственных процессов.Преимущества такого моделирования часто ограничены недостаточным или отсутствующим доступом к экспериментально полученным данным. Особенно интересна жидкая фаза металлов и сплавов, так как такие процессы производства, как, например, литье, естественным образом происходят в жидкой фазе.

Термин теплофизические свойства включает в себя различные свойства: теплопроводность, температуропроводность, тепловое расширение объема, теплоемкость, плотность, вязкость и так далее. Многие из этих свойств важны в промышленных процессах; однако это теплопроводность, точнее, теплопроводность жидких металлов и сплавов, которые будут обсуждаться в этой главе.

Естественно, число экспериментальных методов для измерения желаемых величин, которые были разработаны в течение последних десятилетий, многократно. Целью данной работы является дать краткий обзор наиболее распространенных или практических методов в разделе 2, но лишь немногие из этих методов подходят для проведения измерений в жидкой фазе. Эти методы будут освещены в разделе 2.

В группе по термо- и металлфизике в Технологическом университете Граца проводятся быстрые эксперименты с импульсным нагревом для измерения теплофизических свойств жидких металлов и сплавов.Закон Видемана-Франца применяется для расчета температуропроводности и теплопроводности по измеренным величинам. Эти упомянутые расчеты кратко объяснены в Разделе 3, а используемый экспериментальный аппарат описан в Разделе 4.

2. Обзор методов измерения теплопроводности жидких металлов

В принципе, существует три различных класса методов измерения:

  • Методы устойчивого состояния

  • Методы нестационарного состояния

  • Методы переходного режима

Однако не всегда так просто классифицировать определенный метод.В частности, различие между нестационарными методами и переходными методами может быть сложной задачей.

Методы устойчивого состояния определяются как методики, в которых градиент температуры остается постоянным по всему образцу. Эти методы требуют точного контроля температуры на протяжении всего эксперимента, чтобы свести к минимуму эффекты конвекции, чего особенно трудно достичь для металлов с высокими температурами плавления.

Методы переходного процесса и методы нестационарного состояния используют очень короткие временные рамки для завершения измерений до того, как конвекция сыграет свою роль.Методы с нестационарным состоянием достигают этих условий благодаря очень высоким скоростям нагрева до 1000 Ks -1 с довольно большими градиентами температуры более 100 K.

Градиент температуры в переходных методах значительно ниже (порядка 5 K), чем в нестационарных методах, что сводит к минимуму возможность возникновения конвективных эффектов при измерениях. В недавней истории переходные методы приобретают все большее значение и начинают заменять методы нестационарного состояния.

2.1. Методы установившегося состояния

2.1.1. Метод осевого теплового потока

Известный тепловой поток q подается на один конец образца и рассеивается на другом конце радиатором. Теплопроводность может быть рассчитана как

λ = qA Δ ΔzΔTE1

, где q - приложенный тепловой поток, A - поперечное сечение образца, а ΔzΔT - обратный градиент температуры в двух точках zq и z 2 .

Следовательно, условия для определения теплопроводности с помощью этого метода - это определение геометрии A и Δ z , гарантия того, что тепловой поток является однонаправленным, измерение теплового потока q, и измерение температуры как минимум две точки zq и z2 (обычно термопары).

Хотя этот метод в основном предназначен для твердых материалов, он может использоваться на различных жидких металлах с низкой температурой плавления, таких как ртуть, свинец, индий и галлий [1].

Диапазон температур составляет 90–1300 К, а точность в этом диапазоне оценивается в диапазоне от ± 0,5 до ± 2% [2].

2.1.2. Метод радиального теплового потока

Другим методом измерения теплопроводности как твердых, так и жидких материалов является метод концентрических цилиндров.

Твердый образец помещается между двумя концентрическими цилиндрами, и известный тепловой поток подается, пропуская нагреватель через внутренний цилиндр.Внешний цилиндр охлаждается водой для обеспечения градиента температуры между двумя цилиндрами.

Разность температур между датчиками температуры (часто термопары) в двух цилиндрах определяется, когда достигается устойчивое состояние. Зная радиусы двух цилиндров и их длину, теплопроводность можно рассчитать по формуле:

λ = qL ∙ lnr2r12 ∙ π 1 T1 − T2E2

, где q - приложенный тепловой поток, L - длина цилиндры, r 1 как радиус внутреннего цилиндра, r 2 как радиус внешнего цилиндра и T 1 и T 2 как соответствующие температуры.

Более подробное объяснение этого метода можно найти в [2].

Способ может быть адаптирован для жидких металлов путем предоставления контейнера для жидкого образца между двумя концентрическими цилиндрами. Помимо этого контейнера, принцип измерения остается неизменным для образцов жидкого металла.

Метод радиального теплового потока работает в диапазоне температур 4–1000 К, и неопределенность этого метода оценивается примерно в ± 2% [3].

2.2. Методы прямого нагрева

Термин «метод прямого электрического нагрева» обобщает все те методы измерения, при которых образец нагревается путем пропускания через него тока без дополнительной печи.Примером такого метода, но динамическим, а не устойчивым методом, является метод омического импульсного нагрева, который будет обсуждаться позже в этой главе.

Поэтому методы прямого электрического нагрева ограничены образцами, которые являются достойными электрическими проводниками. Форма образцов может варьироваться от проводов, стержней, листов до трубок. Преимущество таких методов, с одной стороны, - отсутствие печи и, во-вторых, возможность одновременного измерения множества теплофизических свойств.

Методы прямого нагрева позволяют достигать высоких температур около 4000 К и поэтому подходят для измерения теплопроводности в жидкой фазе металлов с высокими температурами плавления.

2.2.1. Охраняемая горячая плита

В этом стационарном методе используются две пластины с регулируемой температурой, которые помещают твердый образец в форме диска. Нагрев одной пластины при одновременном охлаждении другой генерирует равномерно распределенный тепловой поток через образец, достигая постоянной температуры на каждой пластине.Методика рассматривается как метод установившегося режима с высочайшей точностью.

Охраняемое устройство с горячей плитой может быть изготовлено в одностороннем или двухстороннем режиме. При работе в двухстороннем режиме имеется всего три пластины, а также два образца: плита центрального нагревателя вместе с двумя охлаждающими пластинами, расположенными между двумя образцами. Падение температуры на двух образцах измеряется с помощью термопар, которые находятся на расстоянии L . Затем можно определить теплопроводность:

λ = q ∙ L2 2 A ΔTE3

, где q - тепловой поток через образец, A - поперечное сечение, L - пространственное расстояние между двумя термопары, а Δ Т - это разность температур.

В одностороннем режиме снимается одна из охлаждающих пластин, а также второй образец. Поэтому градиент температуры в одном направлении исчезает, что приводит к потере фактора 2 в формуле. (3)

λ = q ∙ LA ∙ ΔTE4

Экспериментальная установка и расчет теплопроводности более подробно объяснены в [4].

Коммерчески доступный аппарат с защищенной горячей плитой (GHP), такой как NETZSCH GHP 456 Titan [5], работает в диапазоне температур 110–520 K и обеспечивает точность ± 2%.

Следует отметить, что метод GHP применим только для твердых образцов и не является подходящим методом для определения теплопроводности тугоплавких металлов.

2.2.2. Калориметрический метод

Калориметрический метод является прямым измерением закона Фурье. Он состоит из источника нагрева (обычно SiC или MoSi 2 элементов) и плиты SiC для распределения температурного градиента. Образец окружен двумя изолирующими защитными блоками, которые, как и образец, находятся в тепловом контакте с водоохлаждаемой медной основой.Как следует из названия, центральной частью системы является калориметр, который окружен охранниками. Устройство спроектировано таким образом, что тепловой поток в калориметр является одномерным.

Две термопары, которые разнесены на расстояние L и расположены вертикально друг к другу, заключены в образец, и измерена разница температур T 2 - T 1 между ними.

Теплопроводность может быть определена как

λ = dqdt ∙ LAT2-T1E5

, где A - это поперечное сечение калориметра, L - это расстояние между двумя термопарами, dqdtas скорость теплового потока в калориметр и Т 2 - Т 1 как разность температур между двумя термопарами.

2.3. Переходные методы

2.3.1. Метод переходной горячей проволоки и переходной горячей полосы

Простая экспериментальная схема и короткое время измерения обеспечивается с помощью переходной горячей проволоки (THW) наряду с методом переходной горячей полосы (THS).

Метод переходной горячей проволоки чаще всего используется для измерения теплопроводности λ и температуропроводности a . Провод с электрическим подогревом, который действует как самонагревающийся термометр, помещается в материал и распределяет радиальный тепловой поток в образец.Сам образец служит теплоотводом для системы, в то время как провод функционирует в качестве источника тепла, а также обеспечивает механизм для измерения свойств теплопереноса из-за зависящего от температуры падения напряжения вдоль провода. Решение фундаментального уравнения теплопроводности дает

ΔTrt = q4 ∙ π λ λ ln4 ∙ a ∙ tr2 ∙ eγ, E6

с q подвод тепла на единицу длины провода, r радиус провода a температуропроводность, γ постоянная Эйлера, t время и λ, конечно, теплопроводность.

Подробное объяснение этого метода для определения теплопроводности дано в [6, 7].

Метод переходной горячей полосы (THS) дополнительно улучшает метод THW. Вместо проволоки в качестве источника тепла и измерительного устройства используется тонкая полоска металлической фольги. Металлическая фольга обеспечивает большую поверхность, а также меньшую толщину, чем нагретая проволока, что приводит к меньшей плотности теплового потока и, следовательно, к меньшему сопротивлению теплового контакта с образцом.

Хотя метод THW применим только к жидкостям и некоторым твердым веществам, которые можно обернуть вокруг нагревательного провода таким образом, чтобы тепловое сопротивление было достаточно низким, метод THS - это метод перехода к измерениям твердых тел.

Примечание: данная работа посвящена методам измерения теплопроводности жидкостей. Измерения THS также проводятся на газах (см. [8]).

В Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) в Брауншвейге была разработана обновленная версия метода THS и THW, метода переходного горячего моста. В этом методе в общей сложности восемь полос развертываются таким образом, что они образуют мост Уитстона, обеспечивая эффективную тепловую и электрическую самокомпенсацию [9].

Сообщалось о неопределенности метода THW (e.(см. [10]) для определения теплопроводности ± 5,8%. Тем не менее, метод также был описан как еще более точный [11], с погрешностью менее ± 1% для газов, жидкостей и твердых веществ. При максимальной температуре около 1000 К этот метод подходит только для легкоплавких металлов.

2.3.2. Метод 3ω

Метод 3ω восходит к работе, проделанной Кэхиллом [12] в 1987 году. Этот метод имеет сходство с техникой THS и THW, поскольку он также использует один элемент в качестве источника тепла и термометр.Хотя методы THS и THW измеряют температуру в зависимости от времени, технология 3ω записывает амплитуду и фазу сопротивления в зависимости от частоты возбуждения.

Чаще всего он используется в качестве метода измерения теплопроводности твердых веществ или жидкостей, но был усовершенствован и также применим для тонких пленок [12, 13]. Проводящий провод распределяется по образцу и через него подается переменное напряжение с частотой ω . Из-за электрического сопротивления образец нагревается, что приводит к изменению температуры.Частота изменения температуры составляет 2ω. Произведение колебаний сопротивления 2ω и частоты возбуждения ω дает напряжение частоты 3ω, которое измеряется и отвечает за название 3ω метода.

Измеряя напряжение 3ω на двух частотах f1 и f2 , теплопроводность составляет

λ = V3lnf2 / f14 π ∙ l ∙ R2V3,1 − V3,2dRdTE7

с напряжением V3,1the 3ω на частоте f 1 , V3,2 3ω напряжения на частоте , f2 и R , среднее сопротивление металлической линии длиной l .

В первоначальной работе Кэхилла [13] температурный интервал метода 3ω составляет 30–750 К, что не подходит для высокоплавких металлов. Этот метод часто применяется к наножидкостям, и в публикациях указывается неопределенность около ± 2% [14].

2.3.3. Метод лазерной вспышки

В соответствии с методом лазерной вспышки (LFM) измеряемой величиной является температуропроводность, а не теплопроводность. Теплопроводность, однако, может быть определена с учетом удельной теплоемкости, а также плотности образца.

λT = aT ∙ ρT ∙ cPT, E8

с a (T ) температуропроводностью, ρ ( T ) плотностью и c P ( T ) удельная теплоемкость ,

В LFM образец подвергается воздействию лазерного импульса высокой интенсивности на одной поверхности, который генерирует тепло на указанной поверхности. На задней поверхности, которая не подвергается воздействию лазерного импульса, инфракрасный датчик обнаруживает сигнал повышения температуры из-за переноса тепла через образец.

Для адиабатических условий температуропроводность может быть получена как

a = 0.1388l2t0,5, E9

с л, толщины образца и т, , , 0,5 , время при 50% повышения температуры.

LFM, как представлено Parker et al. [15], был удобным методом для определения температуропроводности и и теплопроводности твердых частиц при умеренных температурах. С тех пор этот метод был усовершенствован и применим в широком диапазоне температур, примерно до 2500 ° C.

В 1972 году Schriempf [16] применил LFM для определения температуропроводности жидких металлов при высоких температурах.Жидкий металл должен быть помещен в подходящий контейнер, чтобы организовать правильную установку. Проблемы возникают для жидкостей с низкой теплопроводностью. Когда теплопроводность образца того же порядка, что и у контейнера, это приводит к неуловимому тепловому току через контейнер. Поэтому в [17] было предложено не вставлять жидкий образец в контейнер, а поместить его между металлическим диском, на который воздействует лазерный импульс.

Коммерчески доступное лазерное импульсное устройство, такое как NETZSCH LFA 427 [18], работает в диапазоне температур от -120 до 2800 ° C, в зависимости от печи, и поэтому применимо и для металлов с более высокой температурой плавления.

Кашниц [19] оценивает погрешности теплопроводности для LFM в диапазоне от ± 3 до ± 5% в твердой фазе и от ± 8 до ± 15% в жидкой фазе.

Хей [20] провел оценку неопределенности для своего аппарата в Бюро национальной метрологии (БНМ) и заявил, что оценки неопределенности составляют от ± 3 до ± 5%.

Hohenauer [21] провели оценку неопределенности своего лазерного импульсного устройства и заявили о расширенной неопределенности с измерением температуропроводности в диапазоне температур от 20 до 900 ° C из 3.98%.

3. Расчеты по закону Видемана-Франца

В некоторых случаях более целесообразно измерять электрическую проводимость и удельное электрическое сопротивление. Перенос тепла и, следовательно, теплопроводность через металл или сплав требуют носителей. Следует различать компонент λe теплопроводности, обусловленной электронами, и λl , который является вкладом решетки, обусловленным фононами. Естественно, что для жидких металлов и сплавов в теплопроводности преобладает электронный вклад.Тогда общая теплопроводность будет суммой составляющих λ = λe + λl.

Теплопроводность жидкого алюминия была исследована в Технологическом университете Граца. Здесь единственное рассмотрение электронного вклада дало многообещающие результаты для жидкой фазы [22]. Подробный вывод решеточного вклада в теплопроводность можно найти в работе Клеменса [23].

Пример, когда вклад в решетку необходимо учитывать при расчете теплопроводности для сплава Inconel 718, приведен в [24].

Закон Видемана-Франца гласит, что для проводящих металлов электронная составляющая теплопроводности λeis

λe = L0TρTE10

с ρT зависимым от температуры удельным электрическим сопротивлением и L = π23 · кБ / e2 = 2,45 × 10−8 Вт · Ом · K − 2 (теоретическое) число Лоренца.

Учитывая тепловое расширение, зависящей от температуры электрического удельного сопротивления

ρT = ρIGdT2d02, Е11

с г 0 диаметра при опорной температуре (при комнатной температуре), ρIGthe электрического сопротивления при начальной геометрии и г ( Т ) диаметр при повышенной температуре Т .Поэтому для расчета теплопроводности необходимо также измерять тепловое расширение объема.

Оценку температуропроводности и ( T ) можно найти по

aT = L0 ∙ TcpT ∙ DT ρρTE12

с cpT теплоемкостью и D ( T ) в зависимости от температуры плотность. С установкой омического импульсного нагрева в Технологическом университете Граца (как будет объяснено далее в этой работе) обеспечивается радиальное продольное расширение (см., Например,г., [25]). Учитывая уравнение (12) и радиальное расширение дает

aT = L0 ∙ TcpT ∙ DT ∙TT = L0 ∙ TcpT ∙ D ∙ 0ρIGE13

при D 0 плотности при комнатной температуре.

Таким образом, уравнения. (10) и (12) позволяют нам определять теплопроводность и температуропроводность из экспериментов по омическому импульсному нагреву и предоставлять результаты, которые находятся в том же диапазоне, что и результаты измерений лазерной вспышки, как показано в сопоставлениях температуропроводности NPL - отчет CBTLM S30 [26].С отклонением всего в 3% наши результаты были значительно ближе к среднему определенному.

Экспериментальная установка в Технологическом университете Граца описана в следующем разделе.

4. Измерения в Технологическом университете Граца

В экспериментах с омическим импульсным нагревом электропроводящий образец нагревается путем пропускания через него большого импульса тока. Из-за удельного сопротивления материала образец нагревается от комнатной температуры до температуры плавления и далее через жидкую фазу до температуры кипения в течение примерно 50–70 мкс.

Образец обычно имеет форму проволоки диаметром от нескольких сотен микрометров до нескольких миллиметров, прямоугольной формы для материалов, которые нельзя вытягивать в проволоку, фольгу или трубы. Вследствие узких временных рамок, в которых проводятся эти эксперименты, жидкая фаза не разрушается из-за гравитационных сил, что позволяет исследовать всю жидкую фазу вплоть до точки кипения. Кроме того, можно считать, что образец не находится в контакте с окружающей средой, что делает эксперимент методом без контейнера.

4.1. Установка

Типичный эксперимент с импульсным нагревом состоит из следующих частей: накопитель энергии (в основном конденсатор или батарея) с зарядным устройством, главный коммутационный блок (например, высоковольтные трубки зажигания с парами ртути) и экспериментальная камера с окна для оптической диагностики и возможность поддержания контролируемой окружающей атмосферы. Эксперименты с импульсным нагревом в основном проводятся в инертной атмосфере, например в азоте или аргоне, при атмосферном давлении или в вакууме.Настройка устройства импульсного нагрева в Технологическом университете Граца представлена ​​на рисунке 1.

Рисунок 1.

Схематическая экспериментальная установка. HG: высоковольтный источник питания; S: переключатель для загрузки конденсаторной батареи C; RCROW: ломовой резистор; IG1: основной игнитрон; IG2: лом-игнитрон; RV: согласующий резистор; RC, LC, RS, LS: сопротивление и индуктивность цепи и / или образца; R1-R4: делители напряжения; KE1, KE2: ножевые зонды; ПП: проба Пирсона; DC: разрядная камера; PY: пирометр; L: линза; IF: интерференционный фильтр; F: волокно; D: фотодиод; A: усилитель; PG: генератор импульсов; AD: аналого-цифровой преобразователь; ПК: персональный компьютер; I, UHOT, UCOLD, J: сигналы измерения тока, напряжений и интенсивности излучения; PSG: генератор поляризационных состояний; PSD: детектор состояния поляризации; LWL: легкая проводная линия.

Установка была подробно объяснена в предыдущих публикациях [27, 28, 29].

4.2. Измерение тока и напряжения

Импульс тока, которому подвергается образец, измеряется с помощью индукционной катушки (Pearson Electronics, Model Number 3025). Чтобы измерить падение напряжения, два образца молибденовых ножей прикреплены к образцу. Падение напряжения относительно общего заземления измеряется для обоих ножей напряжения, что позволяет измерять падение напряжения между двумя точками контакта образца и соответствующими ножами напряжения (рис. 2).

Рисунок 2.

Типичные необработанные измерительные сигналы эксперимента по омическому импульсному нагреву, выполненного на Иридиуме. Черная линия и красная линия - это сигналы напряжения, зеленая линия - текущий сигнал, а синяя линия - сигнал пирометра. Обратите внимание, что температура солидуса (TS) и температура ликвидуса (Tl) видны не только в сигнале пирометра, но и в сигналах напряжения.

4.3. Измерение температуры

Быстрый пирометр обеспечивает определение температуры.Пирометр измеряет спектральное сияние поверхности образца, из которого температура может быть рассчитана по закону Планка.

Lλ, BλT = c1π ∙ λ5 ∙ 1ec2λ ∙ T − 1, E14

с Lλ, BλT излучение, излучаемое черным телом при температуре T и длине волны λ и двух константах излучения c1 = 2π ∙ h ∙ c2 и c2 = h ∙ ckB ( h - постоянная Планка, c - скорость света и kB - постоянная Больцмана). Нужно учитывать, что почти нет реального материала, идеального черного тела.Отклонение от излучения черного тела учитывается излучательной способностью ε (λ, T) . Следовательно, отношение излучения, испускаемого реальным материалом, составляет

LλλT = ελT ∙ Lλ, BλT.E15

. Следует также отметить, что измеренное количество пирометра представляет собой сигнал напряжения UPyro (T) , который зависит от геометрии измерения, передачи оптической измерительной установки, ширины спектрального диапазона и чувствительности детектора. При суммировании большинства температурно-независимых величин в константе C , сигнал пирометра равен

UPyroT = C ∙ ελT ∙ ec2λ ∙ T − 1−1E16

4.4. Коэффициент температуропроводности и теплопроводности

С полученными значениями зависящего от времени тока I (t) , зависящего от времени падения напряжения U (t) , радиус образца r ( t ) и для поверхностного излучения L (t) теперь можно рассчитать требуемые тепловые свойства, т.е. теплопроводность λ (T) , коэффициент температуропроводности a (T) , а также удельную теплоемкость сП (Т) ). Это было кратко показано во втором разделе этой главы и подробно обсуждается в [30, 31].

Данные по твердой фазе, а также по жидкой фазе устанавливаются линейно (для твердой фазы) и квадратично (для жидкой фазы). В наших публикациях (например, [22]) мы приводим коэффициенты для линейных подгонок, а также оценки неопределенности. Схематические данные, представленные в этой главе, относятся к алюминию; следовательно, температурный диапазон довольно низок. С помощью устройства омического импульсного нагрева также можно исследовать легкоплавкие металлы, такие как вольфрам, ниобий и тантал.

На рисунках 3 и 4 показаны типичные результаты определения теплопроводности и температуропроводности с помощью устройства омического импульсного нагрева для алюминия.

Рисунок 3.

Результаты определения теплопроводности для алюминия. Данные взяты из [22].

Рисунок 4.

Результаты определения температуропроводности алюминия. Данные взяты из [22].

Данные показывают твердую фазу (до 900 К) и жидкую фазу (до 1500 К). Теплопроводность в этом случае может быть квадратично установлена ​​с положительным наклоном в жидкой фазе.

4.5. Неопределенность для метода омического импульсного нагрева

Неопределенности были оценены согласно GUM [32] с коэффициентом покрытия k = 2 (95%).

Неопределенности для теплопроводности λT для алюминия были оценены ± 6% в твердой фазе и ± 5% в жидкой фазе. Неопределенности для температуропроводности a (T) для алюминия были оценены в ± 8% в твердой фазе и ± 5% в жидкой фазе. Смотрите также [22].

5. Выводы

В этой главе был рассмотрен ряд общих методов определения теплопроводности жидких металлов. Эти методы могут быть классифицированы на устойчивые, нестационарные и переходные методы.Однако не все рассмотренные методы подходят для жидкой фазы тугоплавких металлов.

В заключение этой главы приведены методы, которые подходят для определения теплопроводности тугоплавких металлов в жидкой фазе.

Метод лазерной вспышки (LFM) применим также для тугоплавких металлов, так как температурный диапазон составляет от -120 до 2800 ° C. Неопределенности для этой методики измерения колеблются от ± 3 до ± 15% [16, 17, 18, 19].

Другим подходящим методом для определения теплопроводности даже тугоплавких металлов в жидкой фазе является метод омического импульсного нагрева в сочетании с законом Видемана-Франца. Этот метод может легко достигать температуры около 4000 К и выше и поэтому подходит для всех тугоплавких металлов (металл с самой высокой температурой плавления - вольфрам с 3695 К). Неопределенности для теплопроводности для алюминия были оценены ± 6% в твердой фазе и ± 5% в жидкой фазе [22].

Особенно в жидкой фазе, где вкладом решетки в определении теплопроводности можно пренебречь, метод омического импульсного нагрева оказался очень точным. Это было показано в сравнении с измерениями лазерной вспышки в [26].

Важные замечания по основным системам распределения

Основные (распределительные) устройства подачи

Первичная распределительная система - это часть электрической распределительной системы между распределительной подстанцией и распределительными трансформаторами. Он состоит из цепей, называемых первичных фидеров или распределительных фидеров .

Important primary distribution (radial and loop) system considerations Important primary distribution (radial and loop) system considerations Важные соображения системы первичного распределения (радиальные и петлевые) (фоторепортаж: archer-elgin.com)

Эти фидеры включают в себя основной или основной фидер первичного фидера, обычно трехфазный, четырехпроводный, а также ответвления или ответвления, которые могут быть как трехфазными, так и однофазными.

Они отводятся от основной сети фидера, как показано на схеме упрощенного фидера распределения на рис. 1. Типичный фидер распределения питания обеспечивает питание как для первичной, так и для вторичной цепей.

Simplified diagram of a power distribution feeder Simplified diagram of a power distribution feeder Рисунок 1 - Упрощенная схема устройства подачи электроэнергии

В первичных цепях системы, трехфазные, четырехпроводные, многозаземленные системы общего нейтрали, такие как 12,47Y / 7,2 кВ , 24,9Y / 14,4 кВ и 34,5Y / 19.92 кВ , используются почти исключительно. Четвертый провод этих Y-соединенных систем является нейтральным и заземлен во многих местах как для первичных, так и для вторичных цепей.

Однофазные нагрузки обслуживаются распределительными трансформаторами с первичными обмотками, которые подключены между фазным проводником и нейтралью. Трехфазные нагрузки могут питаться трехфазными распределительными трансформаторами или однофазными трансформаторами, соединенными для формирования трехфазного блока. Первичные системы обычно работают в диапазоне 15 кВ, но более высокие напряжения получают признание.

Основная магистраль фидера обычно секционируется путем повторного включения устройств, расположенных в разных местах вдоль фидера. Такое расположение сводит к минимуму степень первичной цепи, которая выводится из строя в случае неисправности. Таким образом, повторное использование этих устройств ограничивает отключение наименьшего числа возможных клиентов. Это может быть достигнуто путем согласования всех предохранителей и реклоузеров на основной магистральной линии.

На приведенной выше блок-схеме, рис. 1, напряжение распределительной подстанции составляет 12.47 кВ между линиями и 7,2 кВ между линиями и нейтралью (условно записано как 12,470Y / 7200 В ). Тем не менее, наблюдается тенденция к повышению первичных четырехпроводных распределительных напряжений в диапазоне от 25 кВ до 35 кВ . Однофазные фидеры, например, обслуживающие жилые районы, подключены к нейтрали в четырехпроводных системах.

Увеличивается использование подземных первичных фидеров, которые являются радиальными трехпроводными кабелями. Они обслуживают городские районы, где нагрузка высока, особенно в жаркие летние месяцы, а также новые жилые комплексы в пригороде.Оба фактора стоимости и важность надежности для обслуживаемых клиентов влияют на проектирование первичных систем.


Системы радиального и петлевого распределения //

Сравнение

Самая простая и наименее дорогая (а также наименее надежная) конфигурация - это система радиального распределения , показанная на (рис. 2а, ), поскольку она зависит от одного источника питания.

Simplified diagrams of the basic electrical distribution systems: (a) radial and (b) loop Simplified diagrams of the basic electrical distribution systems: (a) radial and (b) loop Упрощенные схемы основных электрических распределительных систем: (а) радиальная и (б) петля

Несмотря на свою более низкую надежность , радиальные системы остаются наиболее экономичными и широко используемыми распределительными системами для обслуживания домов, потому что отключение электричества там с меньшей вероятностью будет иметь серьезные экономические или общественные последствия для безопасности.

В качестве защиты от перебоев в работе большинство утилит планируют свои системы распределения так, чтобы в случае возникновения таких событий у них была резервная копия. Целью всех электрических распределительных систем является экономичная и безопасная поставка адекватной электроэнергии для обслуживания электрических нагрузок.

Надежность первичного устройства подачи можно повысить с помощью установки системы распределения по контуру, как показано на Рисунок 2b .

В петлевых системах фидер, который происходит от одного источника питания, «проходит» через зону обслуживания и несколько подстанций, прежде чем завершить работу на исходной подстанции или другом источнике питания.Стратегическое размещение выключателей на подстанциях позволяет электроснабжению обеспечивать потребителей в любом направлении.

В случае сбоя одного источника питания, переключатели открываются или закрываются, чтобы подключить альтернативный источник питания.

Системы контуров обеспечивают лучшую непрерывность обслуживания, чем радиальные системы , с короткими перерывами в обслуживании во время переключения. Однако они дороже радиальных систем из-за дополнительных требований к коммутационному оборудованию.В результате системы контура обычно строятся для обслуживания коммерческих и легких промышленных зданий и торговых центров , где перебои в подаче электроэнергии с большей вероятностью могут угрожать жизни людей или приводить к потерям имущества.

Надежность и качество обслуживания могут быть значительно улучшены при еще более высокой стоимости с использованием схемы параллельных цепей . В этих системах две или более цепей подключены на каждой подстанции. Цепи могут быть радиальными или могут заканчиваться вторым источником питания.Эти взаимосвязи позволяют снабжать каждую цепь многими различными подстанциями.

Ссылка: Справочник по электрическим деталям конструкции // Второе издание - Neil Sclater; Джон Э. Трейстер (Купить электронную книгу)

,
Вентилятор с радиальным рекуператором тепла пассивного дома

Описание продукта

Вентилятор с радиальным теплообменником пассивного дома

Вентиляция с рекуперацией энергии (ERV) - это процесс регенерации энергии, состоящий в обмене энергией, содержащейся в нормально истощенном здании или воздушном пространстве, и использовании его. для обработки (предварительного кондиционирования) поступающего наружного вентиляционного воздуха в жилых и коммерческих системах отопления, вентиляции и кондиционирования. В теплое время года система предварительно охлаждает и осушает, а в более прохладное время года увлажняет и предварительно нагревает.Преимущество использования рекуперации энергии заключается в способности соответствовать стандартам вентиляции и энергии ASHRAE, одновременно улучшая качество воздуха в помещениях и уменьшая общую производительность оборудования HVAC.

Новый вентилятор с рекуперацией энергии Eco-Smart HEPA соответствует стандарту ERP 2018.

Встроенный энергосберегающий двигатель BLDC, фильтр F9, высокоэффективный энтальпийный теплообменник. Идеальное решение для вентиляции жилых и легких коммерческих проектов.

Свежий свежий воздух + рекуперация энергии, снижение эксплуатационных расходов системы охлаждения или отопления

Характеристика:

1) Энергосберегающий двигатель BLDC, управление 10 скоростями

2) Высокая энтальпия эффективности рекуперация тепла, более комфортный климат в помещении

3) Фильтр G3 + F9, эффективность более 96% для фильтрации твердых частиц из 2.От 5 до 10 мкм

4) Интеллектуальная система управления, дополнительная функция контроля CO 2 и влажности, доступно внешнее управление и BMS-контроль

5) Имеется сигнализация с двумя фильтрами, сигнализация таймера или другой датчик давления

6) Автоматический байпас, интеллектуальное управление по температуре наружного воздуха

Руководство по выбору

1. Выберите правильные типы установки в зависимости от конструкции здания

2. Определите требуемый поток свежего воздуха в соответствии с использованием, размером и количеством человек

3.Выберите правильные характеристики и количество в соответствии с определенным потоком свежего воздуха

Пример

Площадь компьютерного помещения составляет 60 кв. Метров (S = 60), высота нетто составляет 3 метра (H). = 3), и в нем 10 человек (N = 10).

Если он рассчитывается в соответствии с «Личным потреблением свежего воздуха» и предполагается, что: Q = 70, результат равен

Q1 = N * Q = 10 * 70 = 700 (м3 / ч)

Если он рассчитывается в соответствии с «Воздухом в час» и предположим, что: P = 5, результат равен

Q2 = P * S * H ​​= 5 * 60 * 3 = 900 (м3)

Поскольку Q2> Q1, Q2 лучше для выбора единицы.

Что касается специальной промышленности, такой как больницы (хирургия и специальные комнаты для престарелых), лаборатории, мастерские, требуемый поток воздуха должны быть определены в соответствии с соответствующими правилами.

Установка:

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *