Typy topných zařízení pro systémy ohřevu vody

Teplo z povrchu topného zařízení je předáváno do okolí konvekcí a sáláním. Převaha jednoho nebo druhého typu přenosu tepla závisí na konstrukčních vlastnostech a tvaru povrchu zařízení.

Podle převládajícího typu přenosu tepla se topná zařízení dělí takto:

— Zařízení, která přenášejí více než 75 % celkového tepelného toku konvekcí. Patří sem ocelové a žebrované litinové trubky, konvektory s opláštěním i bez něj;

— Zařízení, která přenášejí 50 až 75 % tepla prouděním a 25 až 50 % sáláním. Jedná se o registry z hladkých trubek, litinové článkové deskové registry, hladká trubková otopná tělesa, topné segmenty systému „teplé podlahy“, plynové konvektory;

— Zařízení, která přenášejí více než 50 % celkového tepelného toku zářením. Patří sem stropní, keramické, plynové infrazářiče, nástěnné a stropní elektrické topné panely na bázi uhlíkového kompozitu, stropní topné panely.

Topná zařízení z hladkých ocelových trubek

Tento typ topného zařízení může být ve formě spirály nebo registru.

Topná zařízení z hladkých trubek odolávají vysokému tlaku chladicí kapaliny (až 10 ÷ 15 bar), splňují hygienické, hygienické a tepelné normy, ale nesplňují architektonické, stavební a provozní požadavky, což neumožňuje jejich použití v otopných soustavách s termostaty .

Litinový sekční radiátor. Konstrukčně se skládá ze samostatných sekcí odlitých z litiny, vzájemně spojených vsuvkami s pravým a levým vnějším závitem.

K utěsnění spojů mezi sekcemi se používají tmely. Při teplotě chladicí kapaliny do 100 °C jsou těsnicím prostředkem při montáži sekcí těsnění z žáruvzdorné pryže nebo hadrové lepenky napuštěné vysychajícím olejem a při teplotě chladicí kapaliny vyšší než 100 °C těsnění z používá se paronit nebo klingerit.

Litinové článkové radiátory poskytují přibližně 30 % celkového tepelného toku sáláním a 70 % konvekcí. Maximální provozní tlak u litinového článkového radiátoru dosahuje 6 barů. Tento typ zařízení je spolehlivý v provozu, prakticky nepodléhá korozi a tvorbě vodního kamene na vnitřních stěnách sekcí.

Ocelový konvektor – topné zařízení, které díky konvekci předá 90 – 95 % tepla ze svého povrchu do místnosti. Konstrukčně sestává z topného tělesa v podobě ocelových trubek s namontovanými lamelami. Existují dva typy konvektorů: s otevřenými topnými tělesy a uzavřenými tělesy. Při použití trubek se jmenovitým průměrem pro průchod chladicí kapaliny 15 mm je rozteč žeber 5 – 7 mm a se jmenovitým průměrem 20 mm – 5 – 10 mm. Konvektory jsou k dispozici ve dvou typech: nástěnné, namontované na stěnu a podlahové, instalované na podlahu vytápěné místnosti.

Oba typy konvektorů mohou být průchozí (pro sériové propojení mezi sebou) a koncové. Maximální provozní tlak konvektorů dosahuje 10 bar.

Deskové radiátory Konstrukčně se jedná o topná zařízení registrového typu (s horizontálními kolektory nahoře a dole na každém panelu, spojenými vertikálními sloupkovými kanály), s širokým rozsahem celkových rozměrů a hustoty tepelného toku (od 1 do 3 hladkých nebo žebrovaných panelů na tělo). Vyrábí se dva typy zařízení: tradiční profilová otopná tělesa s bočním připojovacím potrubím k potrubí otopné soustavy a zařízení s termostatem zabudovaným (nebo bez) v horním rozdělovači a potrubí pro spodní připojení potrubí. Maximální provozní tlak deskových otopných těles je 10 bar.

Radiátor z hladké trubky. Vyrábí se buď ve formě ocelového registru, používaného v koupelnách, sprchách a pomocných místnostech budov, nebo ve formě plochého radiátoru, který je samostatnými sekcemi na sebe napojenými a má různý počet připojených trubek. . Tepelné namáhání hladkých trubkových radiátorů se pohybuje v rozmezí 0,7 – 5 – 1,5 W/kg °K. Vodní kapacita sekcí je malá, což určuje jejich malou setrvačnost.

Radiátor s hladkými trubkami se od ostatních typů radiátorů a konvektorů liší lepšími sanitárními a hygienickými ukazateli, protože se snadno čistí od prachu. Tloušťka trubek radiátoru je přibližně 1,5 mm, takže se používají se stejnými omezeními jako lisované ocelové radiátory.

„Teplá podlaha“ – nejpohodlnější, ale také nejdražší prvek topného systému. Rozložení teploty vzduchu po výšce místnosti při použití prvku „Teplá podlaha“ topného systému se blíží ideálu – teplo je na úrovni podlahy a příjemné na úrovni pracovní plochy (2 m od podlahy).

Prakticky nedochází k žádnému konvekčnímu přenosu prachu v místnosti, protože teplota podlahy v místnosti je udržována v rozmezí 25 – 26 °C.

Konstrukčně se „teplá podlaha“ skládá z následujících součástí: konstrukce podlahy, na které je položena tepelná izolace, pokrytá hydroizolací, která zabraňuje navlhnutí izolace a stěn v případě odtlakování potrubí, kterým se chladicí kapalina pohybuje. Páska pro tlumení okrajů poskytuje kompenzaci tepelné roztažnosti.

Potrubí je položeno na hydroizolaci a připevněno k izolaci pomocí konzol. Dle provedení tepelně izolační vrstvy lze trubku pokládat do speciálních drážek pro trubky v tepelné izolaci, na speciálně profilované panely, do samolepících upevňovacích lišt, na předem položenou armovací síť nebo jiným způsobem.

Konstrukce vyhřívané podlahy také zajišťuje organizaci dilatačních spár instalací profilů s vodítky, pouzdry na trubky a tlumicí páskou.

Rozteč uložení potrubí a obrazec proudění chladiva musí zohledňovat zvýšené tepelné zatížení v okrajových zónách a zajistit rovnoměrné teplotní pole.

Tuhost konstrukce je dosažena použitím vrstvy betonu třídy B-20 s přídavkem plastifikátoru. Doporučená tloušťka betonu nad trubkou je 30 – 70 mm. Nahoře je položena podlaha.

„Teplá podlaha“ je nezávislá jednotka jakéhokoli topného systému, protože maximální teplota přívodu chladicí kapaliny do jeho potrubí se liší od standardních hodnot systému a je rovna 55 ° C. Pro snížení teploty z 85 °C – 90 °C na 55 °C se doporučuje použít směšovací systémy, které tuto hodnotu snižují.

Návrhový tlak systému dosahuje 6 barů. Při betonáži musí být trubky pod tlakem 3 bary.

Systémy sálavého vytápění/chlazení

Konstrukčně může být topný a chladicí panel připojeného typu vyroben ze sádrovláknité desky vysoké hustoty a jednotnosti celkových rozměrů. V desce je vytvořena meandrovitá drážka, do které je položena kov-polymerová trubka o vnějším průměru. Podle účelu systému je do potrubí přiváděno chladivo o teplotě do 45 °C nebo chladivo o teplotě minimálně 16 °C.

V závislosti na umístění panelů může být podíl výměny tepla sáláním:

– pro stropní panely – až 70 – 75%;

– pro stěnové panely – až 30 – 60% (s přihlédnutím k výšce umístění);

– pro podlahové panely – až 30 – 40%.

Panelovým sálavým by se tak dalo nazvat pouze stropní panelové vytápění s převahou prostupu sálavého tepla (více než 50 %). Podmínkou určující realizaci panelového sálavého vytápění je přitom nerovnost:

tr > tв,

tr – teplota záření – aditivum sálání (infračervené) (průměrná povrchová teplota všech plotů, vnějších i vnitřních, i topných panelů směřujících do místnosti);

tв – teplota vnitřního vzduchu.

U velkoplošných nízkoteplotních stropních, podlahových a stěnových panelů lze tuto nerovnost zajistit a podle toho se takové vytápění nazývá panelové sálavé.

U panelového sálavého vytápění se vlivem zvýšení teploty povrchů v místnosti výrazně zlepšuje pohoda člověka snížením podílu sálavého chlazení a zvýšením podílu přenosu tepla konvekcí na celkovém přenosu tepla jeho těla.

Při takovémto přerozdělení prostupu tepla je možné snížit průměrnou teplotu vzduchu v místnosti oproti normě pro konvekční vytápění o 1 – 3 °C, což následně dále zvyšuje prostup tepla člověkem konvekcí.

Použití systému sálavého vytápění nebo chlazení má smysl z ekonomického a hygienického hlediska. Vyvinutá chladicí plocha panelového systému zabraňuje akumulaci sálavého tepla (především slunečního záření) ve skříních. Výsledkem je příjemná vnitřní teplota.

Kombinované použití panelového sálavého chlazení spolu se systémem konvekčního vzduchového chlazení umožňuje snížit instalovaný chladicí výkon kombinovaného systému oproti konvekčnímu.

Jmenovitá hustota tepelného toku 79 W/m² při průměrném teplotním rozdílu 15 K (teplota na výstupu 40 °C, teplota zpátečky 30 °C a teplota vzduchu v místnosti 20 °C).

Jmenovitý měrný chladicí výkon 49 W/m2 při průměrném teplotním rozdílu 9,5 K (teplota vpředu 17 °C, teplota zpátečky 20 °C a teplota vzduchu v místnosti 28 °C).

Tepelná čerpadla lze použít jako zdroj nízkoteplotního chladiva (do 45 °C) pro systémy plošného sálavého vytápění, nebo je nutné zajistit směšovací jednotku pro získání chladiva o teplotě maximálně 45 °C.