У нашому лікбезі для вас ми постаралися максимально детально висвітлити один з фундаментальних питань впроектірованіі систем водяного опалення. Які бувають радіатори, в чому їх принципові відмінності і який тип підійде саме вам, на що звернути увагу при покупці.
- Основи теплової фізики
- Конвекційна складова конструкції
- Матеріали і їх теплова ємність
- Розрахунковий тиск, внутрішнє покриття
- Водотоннажність, умовна теплова потужність
- габаритні розміри
Щоб розуміти, як той чи інший тип радіаторів поведе себе в конкретно взятій опалювальній системі, потрібно розуміти ряд аспектів роботи рідинного опалення. Зокрема, важлива ланцюжок перетворення тепла від джерела нагрівання до безпосередньо повітря в приміщенні.
Передача тепла здійснюється тим швидше, чим вище площа контакту двох тіл з різною температурою і чим більша різниця цих температур. Тому оптимальним вважається варіант, коли в теплообмінник котла надходить вода гранично низької температури, так велика частина теплоти з продуктів згоряння буде буквально «ввібрала» в теплоносій.
В реальності такий підхід використовується тільки в тих системах, де потужність нагрівального агрегату не регулюється, як це відбувається з твердопаливними котлами. Більшість сучасної опалювальної техніки має досить гнучку систему автоматики, яка дозволяє швидко вийти на збалансований режим роботи. Котел в такому випадку віддає рівно стільки енергії, скільки здатні розсіяти радіатори системи.
У цьому полягає основна помилка початківців проектувальників: найбільш очевидно, що радіатор повинен нагрівати повітря, хоча насправді його основне завдання - охолоджувати теплоносій. Швидкість теплообміну досить просто відрегулювати примусовою конвекцією і її локальної регулюванням. Тому при виборі і розрахунку числа радіаторів опалення головне завдання - заповнити тепловтрати в приміщеннях, а не битися над балансуванням теплообмінного контуру.
Конвекційна складова конструкціїВисока ефективність сучасних радіаторів обумовлена першим фактором, що впливає на швидкість теплообмена- площею поверхні. Численні ребра з теплопровідного матеріалу забезпечують дуже швидке охолодження теплоносія, ефект посилюється високою швидкістю повітряного потоку, що проходить через радіатор.
Безперечним лідером у цьому відношенні виступають біметалічні і алюмінієві радіатори. Крім численних каналів для протоку повітря вони мають вигин у верхній частині ребер, що дозволяє ефективно перенаправити повітряний потік до центру кімнати і закільцювати його. Тому такий тип радіаторів встановлюють переважно під вікнами з широкими підвіконнями або всередині технологічних ніш.
Трохи менш ефективною конвекционной здатністю володіють панельні сталеві радіатори. Від однієї до трьох ребристих панелей забезпечують якісну передачу тепла, але нагріте повітря спрямовується переважно вертикально. Найменшою теплопередачей володіють чавунні радіатори. Серед батарей старого зразка кращими показниками в цьому плані характеризуються секції з косими внутрішніми вставками, сучасні чавунні радіатори трохи перевершують. Але, як ви побачите пізніше, чавун має інші переваги.
Матеріали і їх теплова ємністьРозглянемо докладніше варіант роботи системи при середніх значеннях температури теплоносія, коли він не встигає охолодитися до рівня повітря в приміщенні. В цьому випадку і верхня і нижня частина радіатора матимуть невелику різницю температур, а котел буде лише трохи підігрівати теплоносій.
Масивність чавунних радіаторів допускає роботу в такому режимі. Розігріті до 50-60 ºС, вони встигають віддати досить тепла кімнатного повітря і при цьому забезпечують стабільний нагрів без відчутних перепадів. У цьому полягає основна відмінність від режиму роботи алюмінієвих радіаторів: вони працюють в циклічному режимі, то прогріваючи приміщення на максимальній потужності, то швидко остигаючи.
Чавунні і сталеві радіатори мають ще одну цікаву особливість: вони передають тепло не тільки конвекційним шляхом, але і за рахунок прямого випромінювання. Однак щоб нагріти таку масу металу, потрібен час, часом досить тривалий. За швидкістю виходу на режим і кількості віддається тепла в одиницю часу чавунні радіатори поступаються іншим типам. Їх вигідно встановлювати в приватному будинку з хорошим утепленням, а ось при підключенні до централізованої системи опалення від чавуну НЕ буде відчутної користі. З огляду на той факт, що в квартирах число секцій і простір для їх установки сильно обмежені, краще віддати перевагу стали або металу.
Розрахунковий тиск, внутрішнє покриттяДодатковим обмеженням при виборі радіаторів опалення завжди виступає якість теплоносія ітехніческіе параметри системи. для заміни старих радіаторів в квартирі алюмінієві не годяться, вони просто не розраховані на тиск понад 6-8 атм. В якості заміни підійдуть як мінімум біметалеві, але краще віддати перевагу сталевим. Їх можна з упевненістю назвати самими невибагливими серед інших різновидів.
Якість води або іншого теплоносія також сильно обмежує застосування алюмінієвих радіаторів. Необхідно бути впевненим, що вода не містить розчинених іонів у високій концентрації. Також важливо виключити будь-який прояв електричної емісії, що можливо при заземленні / зануленні на металеві елементи опалювального водопроводу. В таких умовах алюміній кородує вкрай швидко, що супроводжується яскраво вираженим газоутворенням і завоздушіванію системи.
Чавунні батареї зовсім не чутливі до агресивних речовин, а досить широкі канали протоки допускають значний вміст механічних домішок. Сталеві радіатори можуть бути в деякій мірі схильні до осадження твердих часток на внутрішніх стінках, тому воду для них потрібно фільтрувати і пом'якшувати.
Водотоннажність, умовна теплова потужністьВід того, який обсяг проходить через радіатор за одиницю часу, залежить тепловіддача і потенційна здатність регулювати проток локально. Для чавунних радіаторів потрібно дещо більша пропускна здатність трубопроводу, ніж для сталевих і алюмінієвих. А це означає свідоме завищення потужності котла і розміру розширювального бака.
Велике водотоннажність і запас потужності до певної пори залишаються розумними вкладеннями коштів. У такому режимі опалювальна система витрачає експлуатаційний ресурс набагато повільніше, спостерігається невелика надбавка до ККД нагрівального агрегату, а висока власна теплоємність згладжує перепади температур. Однак безмежно нарощувати внутрішній обсяг системи не варто, як мінімум через небажаний інерційності системи, до того ж кінцевою метою залишається нагріти повітря в приміщенні, а не воду в трубах.
Сучасна методика розрахунку опалювальної системи має на увазі зворотний порядок обчислень. Спершу визначається, скільки потрібно встановити радіаторів для заповнення тепловтрат, а потім під певну сумарну потужність вибирається опалювальний котел. При цьому розрахунок в кожному приміщенні слід проводити із застосуванням коефіцієнта надмірності від 1,1 до 1,5 в залежності від кліматичних умов, особливостей утеплення і щільності розміщення радіаторів.
Відзначимо, що значення розсіюваною потужності - це повністю відносне значення. Так виробник вказує, скільки радіатор здатний розсіяти тепла в принципі, як якщо б він був підключений до ідеальної опалювальній системі. На ділі режими роботи завжди відрізняються від ідеальних і тому слід брати спеціальні поправки, відзначаючи реальний рівень температур від проектного. У згаданих значеннях опалювальної площі також враховується конвекційна здатність радіаторів.
габаритні розміриПри виборі радіаторів також обов'язково потрібно враховувати умови монтажу: чи вийде в наявний простір вписати теплообмінник з необхідною потужністю розсіювання. Для зручності тут можна ввести поняття енергетичної щільності: вона буде найвищою у алюмінієвих радіаторів, далі йде біметал, потім сталь і найменш вигідними виявляються чавунні батареї. Оцінити можливість розміщення певного типу радіаторів досить просто, благо вони добре стандартизовані.
Найбільш просто завдання йде з біметалічними і алюмінієвими радіаторами. Вони збираються з секцій, кожна з яких має встановлений показник розсіювання потужності, водотоннажності і опалювальної площі. Стандартна ширина секції - 80 мм, висота може змінюватися від 13,5 до 117,5 см з кроком близько 10 см. По глибині секції бувають шести типів в залежності від числа проточних каналів (колон). Між розмірами секції, її теплової та конвекційної ефективністю є прямо пропорційний зв'язок.
Сталеві радіатори крім розмірів мають додаткове маркування з двох цифр. Перша - число розсіюють панелей, друга - кількість теплообмінних змійовиків. Залежно від цього змінюється глибина радіатора: від 47 до 155 мм. Сталеві радіатори не збираються з секцій, і тому їх довжина визначається індивідуально для кожного виробу в діапазоні від 40 см до 3-х метрів. По висоті сталеві радіатори можуть бути або 300мм, або 500 мм за рідкісними винятками.
Чавунні радіатори в питаннях габаритів мають найменш чітку стандартизацію. Деякі виробники дотримуються розмірів, загальноприйнятих для алюмінієвих і біметалічних радіаторів, деяка продукція відповідає розмірам секцій старих чавунних батарей: 90х580 мм при глибині 90 або 140 мм.
