Сайт научно-технического журнала «Инженерные системы. АВОК Северо-Запад»

О некоторых проблемах испытаний отопительных приборов

В. И. Сасин, генеральный директор НТФ ООО «Витатерм», эксперт, член Президиума НП «АВОК», член Экспертного совета ассоциации «АПРО»

Для грамотного расчета системы отопления необходимо знать все характеристики отопительных приборов, в том числе теплогидравлические и прочностные, определяемые по ГОСТ 31311-2005 «Приборы отопительные. Общие технические условия» и ГОСР Р 53583-2009 «Приборы отопительные. Методы испытаний».

Проектирование систем отопления должно обеспечивать охрану здоровья, тепловую безопасность и комфорт людей, находящихся в отапливаемых помещениях, а также высокий уровень эффективности энергосбережения.

Отечественный рынок отопительных приборов в настоящее время в значительной мере ориентирован на импорт, причем зарубежные приборы сопровождаются техдокументацией, отвечающей соответствующим стандартам, в частности, европейским нормам EN 442-2, согласно которым полученные теплогидравлические и прочностные свойства отопительных приборов отличаются от определенных по отечественным стандартам. Сравнение отечественной и европейской методик испытаний отопительных приборов приведено в таблицах 1 и 2.

 Таблица 1. Сравнение методик испытаний отопительных приборов по ГОСТ Р 3583-2009 и EN 442-2

 Таблица 2. Сопоставление условий испытаний

Очевидно, что для унификации подхода к проектированию систем отопления все отопительные приборы, отечественные и зарубежные, должны характеризоваться тепловыми показателями согласно единому стандарту ГОСТ Р 53583-2009 и требованиям ГОСТ 31311-2005.

Прочностные характеристики отопительных приборов согласно ГОСТ 31311-2005 даются с бòльшим, чем у европейских, запасом по испытаниям на герметичность (обычно в 1,5, а не в 1,3 раза) и прочность (в 2,5–3, а не в 1,69 раза).

Гидравлические показатели в отечественной практике приводятся с учетом эксплуатационных испытаний отопительных приборов для того, чтобы за время этих испытаний эквивалентная шероховатость новых или очищенных стальных труб гидравлических стендов увеличилась до 0,2 мм. По этой причине такие испытания ведутся 1–2 месяца при использовании воды с повышенным содержанием кислорода. В этом случае гидравлические характеристики отопительных приборов, полученные по отечественной методике, несколько выше, чем по европейской методике, определенные на чистой воде без «эксплуатационного периода».

Российский стандарт определения тепловых показателей отопительных приборов предусматривает два основных способа испытаний: электрический и водяной (балансовый).

Рис. 1. Камера и стенд по ГОСТ Р 53583-2009

На рис. 1 показана схема камеры с установленным в ней электрическим стендом для тепловых испытаний отопительных приборов электрическим способом, используемым научно-технической фирмой ООО «Витатерм». Главный замер в этом случае осуществляется ваттметром, что сводит к минимуму возможное завышение определяемого при испытаниях значения номинального потока Q_ну, Вт, при нормативных условиях: температурном напоре (разности среднеарифметической температуры воды в приборе и температуры воздуха в изотермической камере) Θ = 70^оС, расходе теплоносителя через прибор М_пр = 0,1 кг/с (360 кг/ч) и барометрическом давлении В = 1013,3 гПа (760 мм рт. ст.).

Отметим, что расположенный в испытательной камере электрический стенд вместе с короткими (около 1 м) подводками к прибору хорошо теплоизолирован и тщательно тарирован на теплопотери Q_ст. Важно, что стенд работает при тех же температурных условиях в камере, что и отопительный прибор.

Общая погрешность определения теплового потока отопительного прибора складывается из погрешностей показания ваттметра (обычно 0,1–0,2%), нахождения Q_ст (обычно не более 0,5% при Q_ст = 100 ÷ 130 Вт и общей мощности котла Q_общ = 900÷1300 Вт) и вычисления температурного напора Θ (обычно не более 1% при Θ = 70 ^оС). Таким образом, общая погрешность электрического метода, как правило, не превышает 2%.

Отметим также, что расположение электрического стенда за территорией испытательной камеры приводит к весьма значительным теплопотерям стенда и длинных в этом случае подводок, причем зависимых от температуры закамерного помещения. Значения Q_ст при этих условиях превышают обычно 250 Вт, максимально допустимые ГОСТ Р 53583-2009, что исключает использование электрического метода или делает его проблематичным.

При балансовом (водяном) методе испытаний при нахождении теплового потока Q приходится использовать формулу Q = cŸ М_прŸ Δt, где с — удельная теплоемкость воды, Дж/(кг·^оС), М_пр — расход воды через отопительный прибор, кг/с, и Δt — перепад температур воды на входе и выходе отопительного прибора, ^оС.

При определительных испытаниях прибора с нормированной мощностью Q_пр = 800÷1200 Вт и М_пр = 0,1 кг/с значения Δt находятся обычно в пределах 0,7÷3 ^оС с учетом необходимости проводить тепловые испытания при температурных напорах от 30 до 70 ^оС. В этом случае при использовании тарированных термометров с погрешностью порядка 0,05 ^оС и ультразвуковых расходомеров с погрешностью 1–2%, а также учитывая погрешность вычисления температурного напора (обычно около 1%), общая погрешность балансового способа составляет обычно 4–15%, т. е. заметно больше, чем при электрическом методе испытаний. Лишь при тщательно проведенных балансовых испытаниях эту погрешность удается уменьшить до 2–3%.

Подробнее причины различия результатов испытаний отопительных приборов по российскому и европейскому стандартам доложены автором на семинарах НП «АВОК», АС «АВОК Северо-Запад», АПРО (Ассоциация производителей радиаторов отопления), а также опубликованы в работах [1], [2], [3], [4].

В ходе испытаний необходимо получить зависимость теплового потока отопительного прибора, Вт, от условий его работы и конструктивных параметров в виде зависимости, где:

— номинальный тепловой поток при нормативных условиях, Вт;

— температурный напор, равный разности средней температуры теплоносителя в приборе и расчетной температуры воздуха в испытательной камере, ^оС;

— массный расход теплоносителя через прибор, кг/с;

— условная длина прибора, м;

— относительное барометрическое давление;

— поправочный коэффициент на условия работы прибора.

Данных, полученных с использованием приведенной выше зависимости, достаточно, чтобы определить тепловые показатели отопительных приборов при различных условиях их работы и грамотно выполнить проект системы отопления.

Выводы

1. Все отопительные приборы, применяемые в отечественной практике, а также условия их использования должны отвечать требованиям ГОСТ 31311-2005 и ГОСТ Р 53583-2009.

2.  При тепловых испытаниях отопительных приборов с перепадами температур теплоносителя между входом и выходом прибора, меньшими 3 ^оС, предпочтение надо отдавать электрическому методу.

3. При водяном (балансовом) методе тепловых испытаний погрешность термометров по воде не должна превышать 0,05 ^оС и целесообразно использовать ультразвуковой расходомер для определения расхода воды через прибор.

Литература

1. В. И. Сасин, Г. А. Бершидский, Т. Н. Прокопенко, Б. В. Швецов. Действующая методика испытаний отопительных приборов — требуется ли корректировка? // АВОК, 2007, № 4, с. 46–48.

2. В. И. Сасин, Г. А. Бершидский, Т. Н. Прокопенко, В. Д. Кушнир. Параметры отопительных приборов по российским стандартам // АКВА-ТЕРМ, 2013, № 5, с. 71–73.

3.  В. И. Сасин. Подводные камни точного учета // АКВА-ТЕРМ, 2016, № 1, с. 24–30.

4.  В. И. Сасин. Отопительный прибор: доверяй проверяя // АКВА-ТЕРМ, 2016, № 5, с. 24–27.

Скачать статью в pdf-формате: О некоторых проблемах испытаний отопительных приборов