Что относится к отопительным приборам. Разнообразные современные системы отопления — их устройство и управление

Радиаторы. Свойства и виды отопительных приборов.

Радиатор - это устройство предназначено для того, чтобы выделить тепловую энергию. В системе отопления радиатор нужен для того, чтобы выделить тепло в помещение для его обогрева. А в автомобилях для того, чтобы выделить излишнюю температуру двигателя, то есть охладить двигатель.
В этой статье, я Вам помогу подобрать радиатор, Вы узнаете, как правильно применить радиатор.
Способы подключения радиаторов. Свойства и параметры.

Так выглядят алюминиевые и биметаллические радиаторы.

Данный радиатор состоит из определенного количества секций, которые соединены между собой межсекционным ниппелем и специальной уплотняющей прокладкой.
Высота может быть разной в зависимости от проектного решения и дизайна.
Межосевое расстояние (от центра верхней до нижней резьбы) Обычно: 350мм, 500мм. Но бывают и больше, но их найти сложно и они не пользуются большим спросом.
На 350 мм, мощность до 140 Вт/секция. При 500мм, до 200 Вт/секция.
Что касается выделяемого тепла радиатором?
Скажу лишь, что при низко температурном отопление, количество выделяемого тепла сильно уменьшается. Например, если в паспорте указана мощность 190 Вт/секция - это означает, что данная мощность будет справедлива при температуре теплоносителя 90 градусов и температуре воздуха 20 градусов. Подробней о выделение тепла написано здесь: Расчет потерь тепла через радиатор
Чем отличаются биметаллические радиаторы от алюминиевых радиаторов?
Биметаллические радиаторы на самом деле это стальные радиаторы, покрытые алюминием для лучшей теплоотдачи. То есть в биметаллических радиаторах использовано два металла - это сталь (железо) и алюминий.
Биметаллический радиатор выдерживает большое давление и специально спроектирован для центрального отопления. Поэтому в квартирах, где центральное отопления, устанавливают только биметаллические радиаторы.
Почему не нужно ставить алюминиевый радиатор на центральное отопление?
Дело в том, что в воду центрального отопления добавляют специальные присадки, для уменьшения накипи. Делают ее более щелочной. А щелочь съедает алюминий. Поэтому чтобы не говорили про металлы, которые имеют устойчивый характер к коррозии, все равно найдется то, что может разрушить любой металл. Даже медь и медные трубы не застрахованы от коррозии. Слышал, что железный порошок или крошка стали при соприкосновение с медью, разрушает медь.
Алюминиевый радиатор подойдет в автономных системах отопления. В частных домах, где свое отопление и свой теплоноситель без всяких хитрых добавок. Имейте в виду про антифризы, когда будите заливать антифриз, побольше, узнайте, как он будет влиять на ваши трубы из различных металлов. Алюминиевый радиатор к сожалению выделяет водород, но в каких пропорциях трудно сказать. Из-за этого водорода часто образовывается воздух, который нужно постоянно стравливать.
Биметаллический радиатор, тоже ничего хорошего из себя не представляет. Сильно подвергается коррозии, а все потому, что в воде всегда находится, какое-то определенное количество кислорода, который разрушает железо (сталь). Биметаллический радиатор, как и железные трубы, будут подвергаться коррозии.
Алюминий меньше подвержен коррозии, но все равно найдется всякая химия, которая и алюминий съест.
Еще очень часто даже вода из скважины бывает, обладает какими либо химическими свойствами. Например, может быть сильно кислотной, что тоже может только увеличить коррозию труб. Металлопластиковые трубы и трубы из сшитого полиэтилена не подвержены коррозии, но боятся больших температур свыше 85 градусов. (Если выше температура, то срок пластиковых труб резко падает.). Полипропиленовые трубы пропускают кислород. О трубах поговорим в других статьях, скажу лишь, что обнаружено опытным путем, что кислород проникает через пластик. В металлопластиковых трубах имеется алюминиевый слой, который препятствует прохождению кислорода в систему отопления.
Для того, чтобы ваши железные трубы и стальные радиаторы прослужили дольше необходимо воду или теплоноситель сделать более щелочной. Существуют специальные добавки.

Давление радиаторов.
Что касается рабочего давления, то для алюминиевых радиаторов это от 6 до 16 атмосфер.
Для биметаллических радиаторов это от 20 до 40 атмосфер.
Что касается давления в системах центрального отопления, то оно может достигать 7 Bar. В частных домах примерно с трех этажный дом, давление примерно около 1 - 2 bar.
Коррозия и образование водорода, может быть уменьшено вследствие всяких химических обработок радиаторов на стадии производства. О чем может быть написано в паспорте. И то это еще доказать нужно. Кому это будет выгодно, радиатор даже самый дешевый прослужит минимум 10 лет. А со всякими защитными слоями лет 20-50. Итоги будут лет через 15. А когда пройдут 15 лет, то о каком-то там защитном слое просто забудут. Да и лет через 5 уже не предъявишь последствия разрушения радиаторов производителю.
Конвекторы для отопления.
Конвектор - это отопительный прибор выполнен по такой технологи. Просто обычная труба проходит через множество пластин, которые передают тепло воздуху.

Для красоты данное устройство закрывается декоративной панелью.
Что касается мощности, то они указаны в паспорте для каждой отдельной модели.
Чугунный радиатор.
Это дешевый отопительный прибор, но жутко тяжелый.

На слабую стену его не повесишь, нужно такие радиаторы вешать на усиленные кранштейны.
По мощности они до 120 Вт/секция
Коррозии тоже подвергаются и выдерживают большое давление до 40 атмосфер. За счет того, что толщина стенки у них большая, служат такие чугунные радиаторы очень долго. Чтобы разрушить такой радиатор коррозией, уйдет не один десяток лет.
Не помню, чтобы какой-нибудь старенький чугунный радиатор, начал протекать из-за коррозии.
Стальные панельные радиаторы.

Стальные панельные радиаторы в квартиру на центральное отопления лучше не ставить, во-первых толщина стенки у них доходит до 2,5мм. Бывают и толщина стенки 1,25 мм. И потом коррозия их быстро съест. Давление они выдерживают меньше чем биметаллические секционные.
Рабочее давление до 10 Bar.
Каждая отдельная панель имеет свою тепловую мощность, указанную в паспорте.
Такие радиаторы стоят дешево и подходят обычно для частного дома как самый дешевый вариант. По сравнению с теплоотдачей и занимаемым местом они обходят секционные радиаторы. То есть такой радиатор будет меньше занимать места и при этом больше выделять тепло.
Чем плоха сталь для системы отопления?
В системе отопления, где присутствует сталь или железо, очень сильно вся система отопления захламляется шламом и последствиями от коррозии стали. Крошки ржавой стали начинают скапливаться в сетчатых фильтрах и ухудшают циркуляцию системы отопления. Поэтому, если у Вас имеются стальные трубы или стальные радиаторы, то фильтры следует использовать с хорошим запасом. Или придется каждый месяц чистить фильтры. Если фильтры не чистить, то система отопления встает и не циркулирует тепло по трубам.
Чем плох алюминий для системы отопления?
Алюминий выделяет водород. С алюминиевыми радиаторами очень часто приходится стравливать воздух из системы отопления. Кстати алюминиевые радиаторы служат гораздо дольше, чем стальные. Но у секционных радиаторов первым делом подтекают места соединения из-за не качественных прокладок или соединений. Или если вы используете незамерзающую жидкость, что тоже увеличивает подтеки в местах соединения. Кстати медные трубы, где циркулирует теплоноситель по алюминиевым радиаторам живут не долго. Поэтому ходит слух, что медь и алюминий несовместимы. Так же слышал, что медь и сталь несовместимы. А у современных газовых котлов внутри медные трубки. Но это не страшно, разница может быть не большой и может сократить срок медных труб в полтора-два раза. По моим прогнозам лет 10 труба может прослужить спокойно. Хотя это может быть просто страшилкой. Так как, работая на фирме, сколько мы коттеджей настроили с медными трубами и алюминиевыми радиаторами. И до сих пор продолжаем в таком же духе. По мне дык - больше разрушаемость идет из-за незамерзающей жидкости и воде смещенной в сторону кислотной среды. И еще алюминиевые радиаторы боятся гидроударов и электрохимическую коррозию.
Разница между сталью и алюминием не большая , воздух может быть образовывается на 30% больше с алюминием. А разрушительная коррозия может отличаться на 10-30%. И то все зависит от теплоносителя. Плохой теплоноситель может испортить вашу систему отопления быстрее, чем какое либо сочетание металлов. На воде ваша система отопления прослужит гораздо дольше, чем на незамерзающей жидкости - факт. Но может быть и наоборот, если вода будет сильно смещена в сторону кислотности. Советую узнать о дополнительных присадках в систему отопления. Лучше об этом знают ученые в лаборатории ЖКХ, так как в центральном отопление циркулирует специальная обработанная вода. Консультанты в магазинах могут об этом не знать.
Слышал, что цынк не совместим с незамерзающей жидкостью . Поэтому в оцинкованные трубы лучше не заливать незамерзающую жидкость.
Что касается секционных радиаторов.
Очень часто люди и монтажники сталкиваются с таким вопросом:
Сколько секций можно установить на один радиатор?
Некоторые специалисты в упор утверждают, что нужно не более 10 секций на один радиатор. Основная причина, почему не превышают количество секций - это расход теплоносителя!
Объясняю!
Если расход будет не достаточным для мощного радиатора, то из него будет выходить более остывший теплоноситель! Соответственно перепад будет большим. В итоге, сколько бы Вы не вешали секций, если маленький расход - то выгода становиться не эффективной. Так как основная передача тепла идет от теплоносителя, а количества секций увеличивает получение этого тепла от теплоносителя. С большим количеством секций увеличивается температурный напор радиатора. То есть на подаче высокая температура, а на обратке низкая.
Отвечаю, что можно ставить радиатор с 20 секциями! Необходимо только иметь достаточный расход теплоносителя! Если хотите понять гидравлику и теплотехнику системы отопления, то рекомендую познакомиться с моим курсом:
Гидравлический расчет 2.0
Имейте в виду про термостатический клапан, он уменьшает расход через радиатор.

Один из основных элемоптов систем водяного отопления - отопительный прибор -предназначен для теплопередачи от теплоносители в обогреваемое помещение.

Для поддержания необходимой температуры помещения требуется, чтобы в каждый момент времени теплопотери помещения Qп покрывались теплоотдачей отопительного прибора Qпp и труб Qтp.

Схема теплоотдачи отопительного прибора Qпp и труб для возмещения теплопотерь помещения Qп и Qдоп при теплопередаче Qт со стороны теплоносителя воды приведена на рис. 24.

Рис. 24. Схема теплопередачи отопительного прибора, расположенного у внешнего ограждения здания

Теплота Qт, подводимая теплоносителем для отопления данного помещения, должна быть больше теплопотерь Qп на величину дополнительных теплопотерь Qдоп вызываемых усиленным прогреванием строительных конструкций здания.

Qт=Qп + Qдоп

Отопительный прибор характеризуется площадью нагревательной поверхности Fпp, м2, рассчитываемой для обеспечения требуемой теплоотдачи прибора.

Отопительные приборы по преобладающему способу теплоотдачи подразделяются на радиационные (потолочные излучатели), конвективно-радиационные (приборы с гладкой внешней поверхностью) и конвективные (конвекторы с ребристой поверхностью).

При обогреве помещений потолочными излучателями {рис. 25) нагрев осуществляется главным образом за счет лучистого теплообмена между отопительными радиаторами (отопительными панелями) и поверхностью строительных конструкций помещения.

Рис. 25. Подвесная металлическая отопительная панель: а - с плоским экраном; б - с экраном волнообразной формы; 1 - греющие трубы; 2 - козырек; 3 - плоский экран; 4 - тепловая изоляция; 5 - волнообразный экран

Излучение от нагретой панели, попадая на поверхность ограждений и предметов, частично поглощается, частично отражается. При этом возникает так называемое вторичное излучение, также в конце концов поглощаемое предметами и ограждениями помещения.

Благодаря лучистому теплообмену повышается температура внутренней поверхности ограждений по сравнению с температурой при конвективном отоплении, а температура поверхности внутренних ограждений в большинстве случаев превышает температуру воздуха помещения.

При панельно-лучистом отоплении благодаря повышению температуры поверхностей в помещении создается обстановка, благоприятная для человека. Известно, что самочувствие человека значительно улучшается при повышении доли конвективного теплопереноса в общей теплоотдачи его тела и уменьшении излучения на холодные поверхности (радиационного охлаждения). Это как раз и обеспечивается при лучистом отоплении, когда теплоотдача человека путем излучения уменьшается вследствие повышения температуры поверхности ограждений.

При панельно-лучистом отоплении возможно понижение против обычной (нормативной для конвективного отопления) температуры воздуха в помещении (в среднем на 1-3° С), в связи с чем ещё более возрастает конвективная теплоотдача человека. Это также способствует улучшению самочувствия человека. Установлено, что в обычных условиях хорошее самочувствие людей обеспечивается при температуре воздуха в помещении 17,4° С при стеновых отопительных панелях и при 19,3° С при конвективном отоплении. Отсюда возможно сокращение расхода тепловой энергии на отопление помещений.

Среди недостатков системы панельно-лучистого отопления следует отметить:

Некоторые дополнительные увеличения теплопотерь через наружные ограждения в тех местах, где в них заделаны греющие элементы;-

Необходимость специальной арматуры для индивидуального регулирования теплоотдачи бетонных панелей;

Значительную тепловую инерцию этих панелей.

Приборы с гладкой внешней поверхностью являются радиаторы секционные, радиаторы панельные, гладкотрубные приборы.

Приборы с ребристой нагревательной поверхностью - конвекторы, ребристые трубы (рис. 26).

Рис. 26. Схемы отопительных приборов различных видов (поперечный разрез): а - радиатор секционный; б - радиатор стальной панельный; в - гладкотрубный прибор из трех труб; г - конвектор с кожухом; Д - прибор из двух ребристых труб: 1 - канал для теплоносителя; 2 - пластина; 3 - ребро

По материалу, из которого изготовляются отопительные приборы, различают металлические, комбинированные и неметаллические приборы. Металлические приборы выполняют в основном из серого чугуна и стали (листовой стали и стальных труб). Применяют также медные трубы, листовой и литой алюминий и другие металлы.

В комбинированных приборах используют теплопроводный материал (бетон, керамику и т. п.), в который заделывают стальные или чугунные греющие элементы (панельные радиаторы) либо оребренные металлические трубы, помещенные и неметаллический (например асбестоцомептпий) кожух (конвекторы).

К неметаллическим приборам относятся бетонные панельные радиаторы с заделанными пластмассовыми или стеклянными трубами, либо с пустотами, а также керамические, пластмассовые и другие радиаторы.

По высоте все отопительные приборы подразделяются на высокие (высотой более 650 мм), средние (более 400 до 650 мм), низкие (более 200 до 400 мм) и плинтусные (до 200 мм).

По величине тепловой инерции можно выделить приборы малой и большой инерции. Малоинерционные приборы имеют небольшую массу и вмещают небольшое количество воды. Такие приборы, выполненные на основе металлических труб малого сечения (например конвекторы) быстро изменяют теплоотдачу в помещение при регулировании количества впускаемого в прибор теплоносителя. Приборы имеющие большую тепловую инерцию - массивные, вмещающие значительное количество воды (например бетонные или секционные радиаторы), теплоотдачу изменяют медленно.

Для отопительных приборов помимо экономических, архитектурно-строительных, санитарно-гигиенических и производственно-монтажных требований добавляются еще теплотехнические требования. От прибора требуется передача от теплоносителя через единицу площади в помещение наибольшего теплового потока. Для выполнения этого требования прибор должен обладать повышенным значением коэффициента теплоотдачи Kпр, по сравнению со значением одного из типов секционных радиаторов, который принят за эталон (радиатор чугунный типа Н-136).

В табл. 20 приведены теплотехнические показатели и условными знаками отмечены другие показатели приборов. Знаком «плюс» отмечены положительные показатели приборов, знаком «минус» - отрицательные. Два плюса указывают на показатели, определяющие основное преимущество какого-либо вида приборов.

Таблица 20

Конструкция отопительных приборов

Радиатором секционным называется прибор конвективно-радиационного типа, состоящий из отдельных колончатых элементов - секций с каналами круглой или элипсообразной формы. Такой радиатор отдает в помещение радиацией около 25% общего теплового потока, передаваемого от теплоносителя (остальные 75% - конвекцией) и именуется «радиатором» лишь по традиции.

Секции радиатора отливают из серого чугуна, их можно компоновать в приборы различной площади. Секции соединяют на ниппелях с прокладками из картона, резины или паронита.

Известны разнообразные конструкции одно-, двух-, и многоколонных секций различной высоты, но наиболее распространены двухколончатые секции (рис. 27) средних (монтажная высота hм = 500 мм) радиаторов.

Рис. 27. Двухколончатая секция радиатора: hп - полная высота; hм - монтажная высота (строительная); b - строительная глубина

Производство чугунных радиаторов трудоемко, монтаж затруднен из-за громоздкости и значительной массы собранных приборов. Радиаторы не могут считаться удовлетворяющими санитарно-гигиеническим требованиям, так как очистка от пыли межсекционного пространства сложна. Эти приборы обладают значительной тепловой инерцией. Наконец, следует отметить несоответствие их внешнего вида интерьеру помещений в зданиях современной архитектуры. Указанные недостатки радиаторов вызывают необходимость их замены более легкими и менее металлоемкими приборами. Не смотря на это чугунные радиаторы - это наиболее распространенный в настоящее время отопительный прибор.

В настоящее время промышленностью выпускается чугунные секционные радиаторы со строительной глубиной 90мм и 140 мм (типа «Москва» - сокращенно М, типа IСтандартI - МС и другие). На рис. 28 приведены конструкции выпускаемых чугунных радиаторов.

Рис. 28. Чугунные радиаторы: а - М-140-АО (М-140-АО-300); б - М-140; в - РД-90

Все чугунные радиаторы рассчитаны на рабочее давление до 6 кгс/см2. Измерителями поверхности нагрева нагревательных приборов служат физический показатель - квадратный метр поверхности нагрева и теплотехнический показатель - эквивалентный квадратный метр (экм2). Эквивалентным квадратным метром называется площадь нагревательного прибора, отдающая в 1 час 435 ккал тепла при разности средней температуры теплоносителя и воздуха 64,5° С и расходе воды в этом приборе 17,4 кг/час по схеме движения теплоносителя сверху вниз.

Технические характеристики радиаторов приведены в табл. 21.
Поверхность нагрева чугунных радиаторов и ребристых труб
Таблица 21

Продолжение табл. 21

Стальные панельные радиаторы состоят из двух отштампованных листов, образующих горизонтальные коллекторы, соединенные вертикальными колоннами (колончатая форма), или горизонтальные параллельно и последователвно соединенные каналы (змеевиковая форма). Змеевик можно выполнить из стальной трубы и приварить к одному профилированному стальному листу; такой прибор называется листотрубным.

Рис. 29. Чугунные радиаторы

Рис. 30. Чугунные радиаторы

Рис. 31. Чугунные радиаторы

Рис. 32. Чугунные радиаторы

Рис. 33. Чугунные радиаторы

Рис. 34. Схемы каналов для теплоносителя в панельных радиаторах: а - колончатой формы; б - змеевиковый двухходовой, в - змеевиковый четырехходовой

Стальные панельные радиаторы отличаются от чугунных меньшей массой и тепловой инерцией. При уменьшении массы примерно в 2,5 раза показатель теплопередачи не хуже чем у чугунных радиаторов. Их внешний вид удовлетворяет архитектурно-строительным требованиям, стальные панели легко очищаются от пыли.

Стальные панельные радиаторы имеют относительно небольшую площадь нагревательной поверхности, из-за чего иногда приходится прибегать к установке панельных радиаторов попарно (в два ряда на расстоянии 40 мм).

В табл. 22 приведены характеристики выпускаемых стальных штампованных радиаторных панелей.

Таблица 22

Продолжение табл. 22

Продолжение табл. 22

Бетонные панельные радиаторы (отопительные панели) (рис. 35) могут иметь бетонированные нагревательные элементы змеевиковой или регистровой формы из стальных труб диаметром 15-20 мм, а также бетонные, стеклянные или пластмассовые каналы различной конфигурации.

Рис. 35. Бетонная нагревательная панель

Бетонные панели обладают коэффициентом теплопередачи, близким к показателям других приборов с гладкой поверхностью, а также высоким тепловым напряжением металла. Приборы, особенно совмещенного типа, отвечают строгим санитарно-гигиеническим, архитектурно-строительным и другим требованиям. К недостаткам совмещенных бетонных панелей относятся трудности ремонта, большая тепловая инерция, усложняющая регулирование тепло-подачи в помещения. Недостатками приборов приставного типа являются повышенные затраты ручного труда при их изготовлении и монтаже, сокращение полезной площади пола помещения. Увеличиваются также теплопотери через дополнительно прогреваемые наружные ограждения зданий.

Гладкотрубным называют прибор из нескольких соединенных вместе стальных труб, образующих каналы для теплоносителя змеевиковой или регистровой формы (рис. 36).

Рис. 36. Формы соединения стальных труб в гладкотрубные отопительные приборы: а - змеевиковая форма; б - регистровая форма: 1 - нитка; 2 - колонка

В змеевике трубы соединены последовательно по направлению движения теплоносителя, что увеличивает скорость его движения и гидравлическое сопротивление прибора. При параллельном соединении труб в регистре поток теплоносителя делится, скорость его движения и гидравлическое сопротивление прибора уменьшается.

Приборы сваривают из труб Ду = 32-100мм, расположенных друг от друга на расстоянии на 50 мм превышающем их диаметр, что уменьшает взаимное облучение и соответственно увеличивает теплоотдачу в помещение. Гладкотрубные приборы обладают самым высоким коэффициентом теплопередачи, их пылесобирающая поверхность невелика и они легко очищаются.

Вместе с тем гладкотрубные приборы тяжелы и громоздки, занимают немало места, увеличивают расход стали в системах отопления, имеют непривлекательный внешний вид. Их применяют в редких случаях, когда не могут быть использованы приборы других видов (например, для отопления теплиц).

Характеристики гладкотрубных регистров приведены в табл. 23.

Таблица 23

Конвектор - это прибор конвективного типа, состоящий из двух элементов - ребристого нагревателя и кожуха (рис. 37).

Рис. 37. Схемы конвекторов: а - с кожухом; б - без кожуха: 1 - нагревательный элемент; 2 - кожух; 3 - воздушный клапан; 4 - оребрение труб

Кожух декорирует нагреватель и способствует повышению теплопередачи благодаря увеличению подвижности воздуха у поверхности нагревателя. Конвектор с кожухом передает в помещение конвекцией до 90-95% всего теплового потока (табл. 24).

Таблица 24

Прибор, в котором функции кожуха выполняет оребрение нагревателя, называют конвектором без кожуха. Нагреватель выполняют из стали, чугуна, алюминия и других металлов, кожух - из листовых материалов (стали, асбестоцемента и др.)

Конвекторы обладают сравнительно низким коэффициентом теплопередачи. Тем не менее они находят широкое применение. Это объясняется простотой изготовления, монтажа и эксплуатации, а также малой металлоемкостью.

Основные технические характеристики конвекторов приведены в табл. 25.

Таблица 25

Продолжение табл. 25

Продолжение табл. 25

Примечание: 1. При многорядной установке плинтусных конвекторов КП вводится поправка на поверхность нагрева в зависимости от числа рядов по вертикали и горизонтали: при двухрядной установке по вертикали 0,97, трехрядной - 0,94, четырехрядной - 0,91; для двух рядов по горизонтали поправка 0,97. 2. Показатели концевых и проходных моделей конвекторов одинаковы. Проходные конвекторы имеют индекс А (например Нн-5А, Н-7А).

Ребристой трубой называют прибор конвективного типа, представляющий собой фланцевую чугунную трубу, наружная поверхность которой покрыта совместно отлитыми тонкими ребрами (рис 33).

Площадь внешней поверхности ребристой трубы во много раз больше, чем площадь поверхности гладкой трубы того же диаметра и длины. Это придает отопительному прибору особую компактность. Кроме того, пониженная температура поверхности ребер при использовании высокотемпературного теплоносителя, сравнительная простота изготовления и невысокая стоимость обуславливают применение этого малоэффективного в теплотехническом отношении, тяжелого прибора. К недостаткам ребристых труб относятся также несовременный внешний вид, малая механическая прочность ребер и трудность очистки от пыли. Ребристые трубы применяют как правило во вспомогательных помещениях (котельных, складских помещениях, гаражах и т. д.). Промышленность выпускает круглые ребристые чугунные трубы длиной 1-2м. Их устанавливают горизонтально в несколько ярусов и соединяют по змеевиковой схеме на болтах с помощью «калачей» - фланцевых чугунных двойных отводов и контрфланцев.

Для сравнительной теплотехнической характеристики основных отопительных приборов в табл. 25 приведена относительная теплоотдача приборов длиной 1,0 м в равных тепло-гидравлических условиях при использовании в качестве теплоносителя -воды (теплоотдача чугунного секционного радиатора глубиной 140мм принята за 100%).

Как видно, высокой теплоотдачей на 1.0 м длины отличаются секционные радиаторы и конвекторы с кожухом; наименьшую теплоотдачу имеют конвекторы без кожуха и особенно одиночные гладкие трубы.

Относительная теплоотдача отопительных приборов длиной 1,0 м Таблица 26

Выбор и размещение отопительных приборов

При выборе вида и типа отопительного прибора учитывают назначение, архитектурную планировку и особенности теплового режима помещения, место и длительность пребывания людей, вид системы отопления, технико-экономические и санитарно-гигиенические показатели прибора.

Рис. 38. Чугунная ребристая труба с круглыми ребрами: 1 - канал для теплоносителя; 2 - ребра; 3 - фланец

Для создания благоприятного теплового режима выбирают приборы, обеспечивающие равномерное обогревание помещений.

Металлические отопительные приборы устанавливают преимущественно под световыми проемами, причем под окнами длина прибора желательна не менее 50-75% длины проема, под витринами и витражами приборы располагают по всей их длине. При размещении приборов под окнами {рис. 39а) вертикальные оси прибора и оконного проема должны совпадать (допускается отклонение не более 50мм).

Приборы, расположенные у наружных ограждений, способствуют повышению температуры внутренней поверхности в нижней части наружной стены и окна, что уменьшает радиационное охлаждение людей. Восходящие потоки теплого воздуха, создаваемые приборами, препятствуют (если нет подоконников, перекрывающих приборы), попаданию охлажденного воздуха в рабочую зону {рис. 40а). В южных районах с короткой теплой зимой, а также при кратковременном пребывании людей отопительные приборы допустимо устанавливать у внутренних стен помещений {рис. 39б). При этом сокращается число стояков и протяженность теплопроводов и повышается теплопередача приборов (примерно на 7-9%), но возникает неблагоприятное для здоровья людей движение воздуха с пониженной температурой у пола помещения (рис. 40в).

Рис. 39. Размещение отопительных приборов в помещениях (планы): а - под окнами; б - у внутренних стен; п - отопительный прибор

Рис. 40. Схемы циркуляции воздуха в помещениях (разрезы) при разном расположении отопительных приборов: а-под окнами без подоконника; б - под окнами с подоконником в - у внутренней стены; п - отопительный прибор

Рис. 41. Расположение под окном помещения отопительного прибора: а - длинного и низкого (желательно); б - высокого и короткого (нежелательно)

Вертикальные отопительные приборы устанавливают возможно ближе к полу помещений. При значительном подъеме прибора над уровнем пола воздух у поверхности пола может переохлаждаться, так как циркуляционные потоки нагреваемого воздуха, замыкаясь на уровне размещения прибора, не захватывают и не прогревают в этом случае нижнюю часть помещения.

Чем ниже и длиннее отопительный прибор (рис. 41а) тем ровнее температура помещения и лучше прогревается весь объем воздуха. Высокий и короткий прибор (рис. 41б) вызывает активный подъем струи теплого воздуха, что приводит к перегреванию верхней зоны помещения и опусканию охлажденного воздуха по обеим сторонам такого прибора в рабочую зону.

Способность высокого отопительного прибора вызывать активный восходящий поток теплого воздуха можно использовать для отопления помещений увеличенной высоты.

Вертикальные металлические приборы, как правило, размещают открыто у стены. Однако возможна установка их под подоконниками, в стенных нишах, со специальным ограждением и декорированием. На рис. 42 показано несколько приемов установки отопительных приборов в помещениях.

Рис. 42. Размещение отопительных приборов-а - в декоративном шкафу; б - в глубокой нише; в - в специальном укрытии; г - за щитом; д - в два яруса

Укрытие прибора декоративным шкафом, имеющим две щели высотой до 100 мм (рис. 42а), уменьшает теплопередачу прибора на 12% по сравнению с открытой его установкой у глухой стены. Для передачи в помещение заданного теплового потока, площадь нагревательной поверхности такого прибора должна быть увеличена на 12%. Размещение прибора в глубокой открытой нише (рис. 42б) или одного над другим в два яруса (рис. 42д) уменьшает теплопередачу на 5%. Возможна однако, скрытая установка приборов, при которой теплопередача не изменяется (рис. 42в) или даже увеличивается на 10% (рис. 42г). В этих случаях не требуется увеличивать площадь нагревательной поверхности прибора или даже можно её уменьшить.

Расчет площади, размера и числа отопительных приборов

Площадь теплоотдающей поверхности отопительного прибора определяют в зависимости от принятого вида прибора, его расположения в помещении и схемы присоединения к трубам. В жилых помещениях число приборов, а следовательно, и необходимую теплоотдачу каждого прибора устанавливают, как правило, по числу оконных проемов. В угловых помещениях добавляют еще один прибор, помещаемый в глухой торцевой стене.

Задача расчета заключается прежде всего в определении площади внешней нагревательной поверхности прибора, обеспечивающей в расчетных условиях необходимый тепловой поток от теплоносителя в помещение. Затем по каталогу приборов, исходя из расчетной площади, подбирается ближайший торговый размер прибора (число секций или марка радиатора (длина конвектора или ребристой трубы). Число секций чугунных радиаторов определяют по формуле: N=Fpb4/f1b3;

где f1- площадь одной секции, м2; типа радиатора, принятого к установке в помещении; Ь4 - поправочный коэффициент, учитывающий способ установки радиатора в помещении; Ь3 - поправочный коэффициент, учитывающий число секций в одном радиаторе и вычисляется по формуле: b3=0,97+0,06/Fp;

где Fp - расчетная площадь отопительного прибора, м2.

Их отсутствие сделало бы систему водяного отопления неэффективной, поскольку стенки трубопровода минимально приспособлены для этого. Теплопередающая способность радиатора зависит от ряда факторов:

1. площади его нагревательной поверхности;
2. вида прибора;
3. расположения в помещении;
4. схемы, в соответствии с которой он подключен к трубопроводу.

Одним из показателей, характеризующих отопительные приборы, является испытательное давление. При опрессовке системы отопления отопительные приборы подвергаются гидравлическим ударам (здесь необходимо заметить, что в России при испытании принято поднимать опрессовочное давление до 15 атм, которое не выдерживают отопительные приборы импортного производства, так как на Западе давление увеличивают до 7-8 атм), а в процессе эксплуатации внутренние поверхности страдают от химической и электрохимической коррозии. Если приборы успешно противостоят подобным испытаниям, значит, они прослужат долго, так как обладают высоким качеством. Помимо этого, отопительные приборы должны соответствовать
требованиям различного характера.

Среди них следующие:

1. теплотехнические, т. е. отопительные приборы должны предоставлять максимальную плотность удельного теплового потока, падающего на единицу площади;
2. монтажные, под которыми подразумеваются минимальные трудовые и временные затраты при установке и необходимая механическая прочность приборов;
3. эксплуатационные, т. е. отопительные приборы должны быть теплоустойчивыми; водонепроницаемыми, даже если при функционировании гидростатическое давление достигнет предельно допустимого значения; обладающими возможностью регулирования теплоотдачи;
4. экономические. Это означает, что соотношение стоимости отопительных приборов, их установки и эксплуатации должны быть оптимальным, а расход материалов при их изготовлении - минимальным;
5. дизайнерские;
6. санитарно-гигиенические, т. е. иметь минимальную по площади горизонтальную поверхность, чтобы не превращаться в пылесборник.

Классификация отопительных приборов

Параметры	Тип приборов	Разновидности
Способ теплопередачи	Конвективные Радиационные Конвективно-радиационные	Конвекторы Ребристые трубы Потолочные излучатели Секционные радиаторы Панельные радиаторы Гладкотрубные отопительные приборы
Тип нагревательной поверхности	С гладкой поверхностью С ребристой поверхностью
Величина тепловой инерции	С малой тепловой инерцией С большой тепловой инерцией
Материал	Металлические Керамические Пластмассовые Комбинированные
Высота	Плинтусные	Более 65 см От 40 до 65 см От 20 до 40 см

Коротко охарактеризуем разные виды отопительных приборов.

Конвектор - это ребристый нагреватель, оснащенный кожухом, изготовленным из какого-либо материала (чугуна, стали, асбоцемента и др.) чем повышает его теплопередачу. Конвекция теплового потока конвектора с кожухом составляет 90-95 %. Функции кожуха может выполнять оребренный нагреватель. Такой отопительный прибор называется конвектором без кожуха.

Кожух играет не только декоративную роль - он функционален - увеличивает циркуляцию воздуха у поверхности нагревателя.

Несмотря на довольно низкий коэффициент теплопередачи, отсутствие устойчивости к гидравлическим ударам, повышенные требования к качеству теплоносителя, конвекторы широко распространены. Причинами этого являются малая металлоемкость, небольшой вес, легкость изготовления, установки и эксплуатации, модный дизайн. Было бы несправедливо не заметить, что конвекторы имеют еще один весьма неприятный недостаток - возникающие при их работе конвекционные потоки воздуха поднимают и перемещают по помещению пыль и другие мелкие частицы.

Отопительным прибором конвективного типа является ребристая труба. Материалом для нее служит фланцевая чугунная труба длиной 1-2 м, внешняя поверхность которой представляет собой тонкие ребра, отлитые в процессе изготовления трубы. Благодаря этому площадь наружной поверхности многократно возрастает, что выгодно отличает ее от гладкой трубы при одинаковых диаметре и длине, что позволяет сделать прибор более компактным. Кроме того, прибор довольно прост в изготовлении и вполне экономичен, т. е. стоимость его производства невысока. Ряд серьезных недостатков:

1. пониженная температура, отмечаемая на поверхности ребер, несмотря на циркулирование высокотемпературного теплоносителя;
2. большой вес;
3. низкая механическая прочность;
4. негигиеничность (ребра трудно очищать от пыли);
5. несовременный дизайн.

Тем не менее ребристые трубы находят применение - обычно в нежилых помещениях, каковыми являются склады, гаражи и т. п. Их монтируют горизонтально в виде змеевика, соединяют болтами, фланцевыми чутунными двойными отводами (практики называют их калачами) и контрфланцами.

Разновидностью радиационных отопительных приборов является потолочный излучатель, который, нагревшись, начинает отдавать тепло, которое, в свою очередь, сначала поглощается стенами и предметами, находящимися в помещении, потом отражается ими, т. е. возникает вторичное излучение. В результате между отопительными приборами, ограждающими конструкциями дома, предметами происходит лучистый взаимообмен, что делает пребывание человека в таком помещении очень комфортным. Если температура снижается на 1-2 °С, конвективная теплоотдача человека увеличивается, что положительно сказывается на его самочувствии. Отсюда, если при конвективном отоплении оптимальна температура 19,3 0С, то при радиационном - 17,4 °С.

Потолочные излучатели различаются конструкцией одного элемента и бывают с плоским или волнообразным экраном.

Из преимуществ потолочного излучателя следует отметить такие, как благоприятная атмосфера в помещении; повышение температуры поверхности помещения, что снижает теплоотдачу человека; экономия тепловой энергии, идущей на отопление. Однако этот вид отопительных приборов имеет и недостатки, среди которых значительная тепловая инерция, теплопотери через мостики холода, возникающие в тех местах ограждающих конструкциях, в которых установлены греющие элементы; необходимость устанавливать арматуру, регулирующую теплоотдачу бетонных панелей.

Отопление помещения можно решить посредством установки конвективно-радиационных отопительных приборов - радиаторов. Их отличительной особенностью является то, что они одновременно отдают тепло с помощью конвекции, на которую приходится 75 % теплового потока, и радиацией, на которую падают оставшиеся 25 %.

Конструктивно радиаторы представлены двумя вариантами:

1. секционными;
2. панельными.

Секционные радиаторы различаются материалом, из которого они изготовлены.

Прежде всего это чугун. Радиаторы из него не утрачивают своей популярности с начала XX в. И даже сейчас, когда алюминиевые и стальные радиаторы вполне доступны, чугунные только укрепляют свои позиции, тем более что первые менее прочные и поэтому хуже переносят катаклизмы отечественных тепловых сетей.

Секционные алюминиевые (точнее из сплава алюминия с кремнием) радиаторы - это прессованные секции и коллекторы. Они бывают литыми и экструзионными. Во-первых каждая секция представляет собой цельную деталь, во вторых это три элемента, соединенные болтами с применением уплотнительных элементов либо посаженные на клей. Алюминиевые радиаторы имеют ряд положительных ка- v честв, которые выгодно отличают их от чугунных приборов. Во-первых, они обладают высокой теплоотдачей благодаря оребрению секций; во-вторых, быстрее нагреваются сами и соответственно воздух в помещении; в-третьих, позволяют регулировать температуру воздуха; в-четвертых, имеют небольшой вес, что облегчает как доставку, так и монтаж прибора; в-пятых, эстетичны и современны по дизайну. Есть и весьма существенные минусы: слабая конвекционная способность; повышенное газообразование, что способствует образованию воздушных пробок в системе; риск протечек; сосредоточение тепла на ребрах; требовательность к теплоносителю, прежде всего к уровню рН, который не должен превышать 7-8; несовместимость с элементами в системе отопления, выполненными из стали и меди (в таких случаях во избежание электрохимической коррозии следует применять оцинкованные переходники) .

Ребра всех радиаторов должны быть строго вертикальными.

Стальные панели производят в разных вариантах - одно- и двухрядными, с гладкой или ребристой поверхностью, с декоративным эмалевым покрытием и без него. Отопительные приборы этого вида имеют определенные плюсы, в частности высокую теплоотдачу; незначительную тепловую инерцию; малую массу; гигиеничность; эстетичность. Из минусов надо указать малую площадь нагревательной поверхности (в связи с этим их часто монтируют попарно - в 2 ряда с промежутком 40 мм) и подверженность коррозии.

Бетонные панельные радиаторы - это панели, имеющие бетонные, пластмассовые или стеклянные каналы, различающиеся своей конфигурацией, и нагревательные элементы разной формы - змеевиковой или регистровой. Отопительные приборы, при изготовлении которых используются два металла (алюминий - для оребрения и сталь - для проводящих каналов), называются биметаллическими. Секция такого радиатора - это две вертикальные стальные трубы (надо заметить, что диаметр внутренних каналов довольно мал, что является недостатком) , покрытые алюминиевым сплавом (процесс осуществляется под давлением), соединенные посредством стальных ниппелей. Прокладки, изготовленные из термостойкой каучуковой резины, способны выдерживдть температуру до 200 °С и обеспечивают необходимую герметичность.

Стояки водяного отопления при нагревании могут смещаться, повреждая штукатурку, поэтому при монтаже их надо пропускать через трубы больше диаметра или изготовленные из кровельной стали гильзы.

Такие модели лишены минусов, характерных для алюминиевых и стальных радиаторов, но имеют важное преимущество - благодаря алюминиевому корпусу обладают высокой теплоотдачей. Способность алюминия быстро нагреваться позволяет контролировать и регулировать расход тепла.

Рабочее давление для биметаллических устройств составляет 25 атм, опрессовочное - 37 атм (благодаря последнему биметаллические радиаторы предпочтительны для систем с повышенным давлением), максимальная температура теплоносителя равна 120 °С Кроме того, они подходят для монтажа в разные отопительные системы, при этом этажность дома значения не имеет.
В качестве отопительных приборов могут использоваться стальные трубы с гладкой поверхностью, которым придана змеевиковая или регистровая форма и которые помещены с интервалом, меньшим, чем диаметр труб (последнее обстоятельно важно, так как при еще большем уменьшении расстояния начинается взаимооблучение труб, которое приводит к сокращению теплоотдачи прибора). Отопительные приборы такой конструкции показывают наиболее высокий коэффициент теплоотдачи, но вследствие значительного веса, больших габаритов, неэстетичности их устанавливают, как правило, в нежилых помещениях, например в теплицах.

Место, где будет находиться терморегулятор со встроенным датчиком температуры воздуха, должно находиться в обогреваемом помещении на высоте 150 см от пола, быть защищенным от сквозняков, УФ-излучения и не соседствовать с другими источниками тепла.

Таким образом, имея представление о том, какие отопительные приборы предлагает современная промышленность и рынок, остается только сделать правильный выбор. При этом нужно руководствоваться следующими критериями:

1. тип и конструктивное устройство отопительной системы;
2. открытая или скрытая прокладка трубопровода;
3. качество предполагаемого к использованию теплоносителя;
4. величина рабочего давления, на которое рассчитана отопительная система;
5. тип отопительных приборов;
6. планировка дома;
7. тепловой режим, который предполагается поддерживать в помещениях, и продолжительность нахождения там жильцов.

Помимо этого, надо помнить, что эксплуатация отопительных приборов сопряжена с таким проблемами, как коррозия, гидравлические удары. Нужно внимательно изучить доступный материал, проконсультироваться у специалиста, выяснить у продавца или поискать информацию о фирмах-производителях, узнать, как долго они работают на отечественном рынке, какие именно их отопительные приборы лучше всего адаптированы к условиям нашей действительности. Все это поможет избежать необдуманной покупки и будет залогом успешно работающей отопительной системы.
После того как отопительные приборы приобретены, возникает необходимость разместить их в помещениях дома. И здесь есть варианты (кстати, это также следует предусмотреть заранее, чтобы купить отопительные приборы соответствующей высоты).

Итак, металлические отопительные приборы размещают вдоль стен или в нишах в 1 или в 2 ряда. Они могут монтироваться за экранами или открыто.

Однако обычно отопительные приборы занимают свое место под окном у наружной стены, но и при этом необходимо соблюдать ряд требований:

1. длина устройства должна составлять, как минимум, <50-75 % длины окна (об этом уже было сказано, но, следуя логике изложения, считаем возможным повторить). Это не относится к витражным окнам;
2. вертикальные оси отопительного прибора и окна должны совпадать. Погрешность может составлять не более 50 мм.

В некоторых ситуациях (при условии непродолжительных и теплых зим, кратковременного пребывания людей в помещении) отопительные приборы помещают у внутренних стен, что имеет определенные плюсы, так как теплопередача отопительных приборов возрастает; уменьшается длина трубопровода; снижается количество стояков.

Имеются пожелания относительно высоты и длины отопительных приборов.

При высоких потолках в доме предпочтительно устанавливать высокие и короткие батареи, при стандартных - длинные и низкие.

Нагревательными приборами систем центрального отопления называют устройства для передачи тепла от теплоносителя отапливаемому помещению. Нагреватель­ные приборы должны наилучшим образом передавать тепло от теплоносителя в помещение, обеспечивать ком­фортность тепловой обстановки в помещении, не ухуд­шая его интерьера при наименьших затратах средств и материалов.

Виды и конструкции нагревательных приборов могут быть самыми разнообразными. Приборы выполняют из чугуна, стали, керамики, стекла, в виде панелей из бето­на с заложенными в них трубчатыми нагревательными элементами и пр.

Основные виды нагревательных приборов – это ра­диаторы, ребристые трубы, конвекторы и отопительные панели.

Простейшим является нагревательный прибор из глад­ких стальных труб . Обычно он выполняется в виде зме­евика или регистра. Прибор имеет высокий коэффициент теплопередачи, выдерживает высокое давление теплоно­сителя. Однако приборы из гладких труб дороги и зани­мают много места. Они применяются в помещениях со значительными выделениями пыли, для обогрева свето­вых фонарей промышленных зданий и т. д.

Наибольшее распространение из нагревательных приборов получили радиаторы . Их различные типы от­личаются друг от друга габаритами и формой. Радиато­ры собираются из секций, что позволяет собирать при­боры разной площади. Обычно секции отливаются из чугуна, но могут быть стальными, керамическими, фар­форовыми и др.

Довольно широкое распространение в системах отоп­ления получили чугунные ребристые трубы . Ребра на поверхности трубы увеличивают площадь теплоотдающей поверхности, но снижают гигиенические качества прибора (скапливается пыль, которую трудно убирать) и придают ему грубый внешний вид.

Конвекторы представляют собой стальные трубы с оребрением из листовой стали. Наиболее совершен­ным среди конвекторов является конвектор в кожухе, выполненном из стального листа. Прибор снабжен кол­паком для регулирования теплоотдачи. Между оребрен­ными поверхностями прибора и кожухом под влиянием гравитационного давления возникает интенсивная цир­куляция воздуха. Это увеличивает теплосъем с оребрен­ной поверхности на 20 % и более. Конвекторы в кожухе компактны и имеют хороший внешний вид. В некоторых конструкциях конвекторы снабжаются вентилятором специального типа, обеспечивающим интенсивное дви­жение воздуха. Искусственное побуждение движения воздуха значительно увеличивает теплосъем с прибора. Некоторый недостаток конвекторов состоит в необходи­мости и трудности очистки от пыли.

Бетонные отопительные панели представляют собой плиты с заделанными в них змеевиками из стальных труб. Такие панели располагают обычно в конструкциях ограждений помещений. Иногда их свободно устанавли­вают около стен.

В настоящее время для отопления больших промыш­ленных цехов получили распространение подвесные па­нели с отражательными экранами .

Применение панелей для отопления зданий удовле­творяет требованиям полносборного строительства и по­зволяет экономить металл, расходуемый на отопитель­ные приборы. К недостаткам панельного отопления относят: большую тепловую инерцию, осложняющую регулирование теплоотдачи; невозможность изменения поверхности нагрева; опасность засорения труб и слож­ность его устранения; сложность ремонта систем; воз­можность появления внутренней коррозии и, вследствие этого, нарушение гидравлической плотности труб.