Отопительные приборы в системах водяного отопления

Размещено на http://www.allbest.ru/

Отопительные приборы в системах водяного отопления

теплоснабжение отопительный радиатор конвектор

Основное назначение систем отопления - компенсация тепловых потерь здания в окружающую среду в холодное время года с целью обеспечения комфортных условий пребывания людей в помещениях или поддержания температуры воздуха, необходимой для проведения тех или иных технологических процессов.

Область теплового комфорта определяется таким сочетанием температуры воздуха (t_в) и поверхностей ограждений (t_п), при котором большинство людей не испытывают дискомфорта. Понижение температуры воздуха при лучистом отоплении (t_в < t_п) благоприятно сказывается на самочувствии людей по сравнению с конвективным отоплением (t_в > t_п). что обусловлено физиологическими особенностями человеческого организма.

Все отопительные приборы используют два физических процесса: конвекцию и излучение. Конвекция - это образование восходящего потока воздуха вблизи нагретой поверхности. В этом случае большая часть тепла передается воздуху помещения. Лучистое отопление -- это поток инфракрасных лучей от нагретой поверхности отопительного прибора, который повышает температуру других поверхностей в помещении (вертикальные ограждения, мебель, перекрытия).

Традиционное деление отопительных приборов на радиаторы и конвекторы весьма условно, поскольку ни один из приборов водяного отопления не отдает теплоты в чистом виде излучением (радиацией) или конвекцией (нагретым воздухом), но доля инфракрасного излучения в общем тепловом потоке отличается у приборов различной конструкции и геометрических размеров. Фирма Kermi приводит для выпускаемых панельных радиаторов следующие данные (приближенные); доля излучения максимальна для радиаторов состоящих из одной панели (тип 10-50%) и минимальна для радиаторов из трех панелей с дополнительным оребрением между ними (тип 33-10%). Принципиально отличается схема отопления, при которой теплопередающими поверхностями являются потолок, стены или пол. В этом случае доля теплового излучения составляет соответственно до 70, 58 и 52%. Особо комфортные условия создаются при напольном и потолочном отоплении В этих случаях температура воздуха по высоте помещения изменяется незначительно. Следует иметь в виду, что исключение отопительного прибора, установленного под окном, ведет к негативной подвижности воздуха и активному переохлаждению пола, что обусловлено воздействием потока холодного воздуха, ниспадающего от окна. Повышение же температуры поверхности при напольном отопления влечет за собой "взлет" пыли. Компромиссом может стать совмещение двух схем, что (при грамотном расчете) не приведет к повышению уровня затрат, но обеспечит уют и комфорт.

Большое значение имеют также параметры теплоносителя, Как известно в нашей стране в качестве теплоносителя нередко использовалась перегретая вода с температурой свыше 100^°С, что позволяло добиться экономии за счет уменьшения теплопередающей поверхности приборов, их размеров и массы, неотрицательно сказывалось на санитарно-гигиенической обстановке в помещении. Дискомфорт от нахождения вблизи мощного локального источника тепла с температурой выше 80^°С усугублялся разложением сухой органической пыли, сопровождающимся выделением вредных веществ. В настоящее время наметилась тенденция постепенного снижения температуры теплоносителя, что влечет за собой увеличение размеров радиаторов, но позволяет создать более комфортные и безвредные условия. Согласно DIN EN 442, температура теплоносителя на входе/выходе из радиатора составляет 75^°/б5^°С при температуре помещения 20^°С. Следует учитывать и тот факт, что использование протяженных ("широких") приборов малой высоты позволяет полностью перекрыть оконный проём и полностью исключить влияние ниспадающего с окна холодного воздуха на микроклимат помещения.

Схемы теплоснабжения систем водяного отопления могут быть зависимыми и независимыми. Наиболее распространенные в РФ зависимые схемы, предусматривающие централизованную подачу тепла (от ТЭЦ или районной котельной), отличаются значительной коррозионной активностью теплоносителя (воды), обусловленной повышенным содержанием кислорода, следствием чего являются жесткие ограничения по выбору материалов отопительных приборов.

В замкнутых контурах систем отопления, построенных по независимой схеме (дома с индивидуальными котельными или с подключением к теплосети через теплообменник) циркулирует один и тот же объем воды. Это позволяет свести к минимуму её коррозионные свойства и тем самым значительно продлить срок службы, как всей системы в целом, так и отопительных приборов в частности, В таких системах свободно могут применяться стальные приборы, как правило более доступные и технологичные, чем остальные.

Отопительные приборы систем водяного отопления можно разделить по конструкции и материалу изготовления на следующие группы:

· секционные радиаторы из чугуна, алюминия, стали;

· колончатые радиаторы из стали или алюминия;

· панельные радиаторы из стали:

· конвекторы;

· стеновые или потолочные панели.

Секционные радиаторы, следует из названия, состоят из нескольких секций, соединенных между собой, как правило, с помощью резьбовых ниппелей. Требуемое количество секций определяется тепловым расчетом, является индивидуальным для каждого помещения и зависит от его тепловой потребности.

Колончатые радиаторы представляют собой два отдельно изготовленных коллектора (верхний и нижний), связанных между собой вертикальными "колонками".

Панельные радиаторы выполняются в виде сваренных между собой стальных штампованных листов, между которыми образуются каналы для движения теплоносителя.

Конвекторы представляют собой кожух с конструкцией из металлических трубок, на которых имеется оребрение в виде напрессованных или наваренных пластин. Колончатые и панельные приборы, а также конвекторы производятся в видетипоразмерного ряда, что позволяет выбрать модель с оптимальными (для конкретного помещения) мощностными характеристиками.

Чугун - материал, традиционно используемый для изготовления отопительных приборов. К числу достоинств чугунных радиаторов, в первую очередь, относится повышенная стойкость к коррозии. Максимальное рабочее давление, как правило, составляет 6 бар, для отечественного радиатора МС-140 - 9 бар. Их внешний вид точнее всего можно охарактеризовать, как консервативный. Чугунные радиаторы отличаются большой массой и сравнительно невысокой механической прочностью, что обусловлено хрупкостью чугуна- Эти приборы характеризуются повышенной тепловой инерцией, что затрудняет применение на них автоматических терморегуляторов.

Алюминиевые радиаторы обладает более привлекательным внешним видом. Достаточно высокие механические свойства алюминия, позволяет изготавливать из него радиаторы с развитой поверхностью секций. Помимо внешних отличий алюминиевых радиаторов различных моделей и изготовителей, существуют отличия и в технологии их изготовления. Наиболее распространен метод литья под давлением из силуминов -- сплавов на основе AI-Si с содержанием кремния до 12%. Как правило, такие радиаторы рассчитаны на рабочее давление 6 бар. Высокой прочностью обладают радиаторы IPS-90 RUS. Eleganse (Industrie Pasotti), Calldor Super (Fondital), Global Mix (Global), Sahara+ (Oliver Int.). Их основные отличия -- более круглая в поперечнике форма каналов для движения теплоносителя, увеличенная толщина стенок каналов и коллекторов.

Одним из путей улучшения характеристик алюминиевых радиаторов является использование сочетания алюминия и стали, как более прочного конструкционного материала (биметаллические радиаторы). В таких радиаторах из стали изготавливаются либо только каналы, соединяющие верхний и нижний коллекторы (Sira), либо вся внутренняя часть секции (каналы + коллекторы), что исключает контакт теплоносителя с материалом оребрения - алюминием (Global Style, BIMEX), Несмотря на значительную разность электродных потенциалов стали и алюминия, эксплуатация радиаторов Sira в течение 4-5 лет показывает, что электрохимической коррозии не возникает.

Наряду с литьем, для изготовления алюминиевых радиаторов применяется также технология экструдирования (выдавливания). Поскольку этот метод не позволяет получать элементы замкнутого объема, такие радиаторы собираются из деталей, выполненных из разных материалов по разным технологиям: коллектор -- из силумина (литье), вертикальная часть секции -- из алюминия (экструзия); между собой детали соединяются прессованием. Коллекторы также могут изготавливаться методом экструзии по заданному размеру (количеству вертикальных элементов ), что делает невозможным их перегруппировку (изменение числа секций прибора). По такой технологии производятся, в частности, радиаторы Olimp, Swing, отечественные PC-500. Теплотехнические характеристики, в отличие от алюминиевых радиаторов других типов, несколько хуже из-за меньшей площади поверхности прибора, что обусловлено технологией изготовления.

Наибольшим разнообразием отличается номенклатура стальных отопительных приборов, применяемых, в основном, в независимых системах отопления, но многие продавцы утверждают, что предварительная заводская оксидация внутренних поверхностей позволяет эксплуатировать некоторые модели стальных приборов на сетевой воде.

Стальные панельные радиаторы, выпуск которых был начат в 60-е годы, в настоящее время занимают около 80% немецкого рынка и приблизительно 50% импорта. Такое широкое распространение они получили благодаря сравнительно невысокой стоимости и множеству вариантов по высоте, длине, глубине и тепловой мощности. В каталогах изготовителей приводятся параметры рабочего/испытательного давления 10/13 бар. По европейским стандартам испытательное давление превышает рабочее на 30%. В соответствии с российскими СНиП. давление испытания должно превышать рабочее в 1, 5 раза, что и происходит перед началом каждого отопительного сезона во время опрессовки систем отопления. Поэтому в рекомендациях выпущенных ТОО "Витатерм" и НИИ Сантехники приводятся параметры 8, 7/13 бар. То есть, для того, чтобы определить реальное рабочее давление радиатора необходимо разделить испытательное давление, указанное европейским производителем на коэффициент 1, 5.

Редко применяемые из-за их высокой стоимости стальные конвекторы и "отопительные стены" (Kerml. Arbonia) конструктивно ближе к панельным радиаторам, чем к традиционным отечественным конвекторам. Они представляют собой комбинацию профилей прямоугольного сече ния размером 70 х 11 мм, по которым движется теплоноситель, и конвективных решеток, прикрепленных сваркой к внутренней стороне стенки прибора. Вертикальные и горизонтальные "отопительные стены" имеют соответствующую ориентацию профилей. Между собой они отличаются главным образом высотой -конвекторы от 70 до 210 мм, горизонтальные "отопительные стены" от 140 до 1400 мм, вертикальные "отопительные стены" от 600 до 3600 мм. Развитые по площади излучающие поверхности "отопительных стен" (а длина таких приборов может достигать 6 м), создают благоприятный микроклимат в помещении. Конвекторы, в свою очередь, отличаются увеличенной глубиной (до 295 мм) для получения более высокой удельной мощности на единицу длины. При изготовлении панельных радиаторов используется, как правило, высококачественная листовая сталь (холодный прокат) толщиной 1, 25 мм. а в конструкциях конвекторов и "отопительных стен" (для обеспечения необходимой прочности) применяется более толстый лист - 1, 5 мм (для 6.5 бар), 2 мм (для 10, 4 бар) и 2, 5 мм (для 15, 6 бар).

Для отопления помещений высотой от 3 до 30 м (производственных, складских, общественных) могут применяться стальные потолочные панели, тепло-изолированные с обратной стороны (Zehnder).

Среди стальных секционных радиаторов наиболее известны Arbonla. Zehnder и Tesi (IRSAP). Конструктивно они близки чугунным радиаторам, но превосходят их по рабочему (испытательному) давлению и внешнему виду. Между собой секции соединяются не резьбовыми ниппелями, как в чугунных радиаторах, а сваркой.

Трубчатые (колончатые) стальные радиаторы Decor (Kermi) отличает достаточно современный дизайн при очень большом количестве вариантов по высоте, глубине, длине. Еще одной их особенностью является наличие модификации со встроенным термостатическим вентилем и подключением снизу-посередине. Такой радиатор большой высоты может использоваться как полотенцесушитель, для чего дополнительно выпускаются полочки и крючки.

Современные отопительные приборы, предназначенные для установки в ванных комнатах и прихожих, являются самыми многочисленными по количеству предлагаемых моделей, размеров, цветов и их сочетаний. Некоторые модели могут устанавливаться и в жилых помещениях, мало напоминая внешним видом о своей функции - сушке полотенец и банных простыней. Как правило, это также стальные трубчатые радиаторы, эксплуатация которых в открытых системах отопления или на циркуляционных линиях горячего водоснабжения квартир и коттеджей недопустима. Для этого выпускаются полотенцесушители более привычных форм, например в виде регистров, из коррозионно-стойких материалов: нержавеющей стали или латуни, стойкой к вымыванию цинка. К числу немногих исключений относится стальной полотенцесушитель Bagnosan (Arbo-nia), нижний коллектор которого представляет собой теплообменник с размещенным внутри него медным змеевиком для пропуска воды из циркуляционной линии горячего водоснабжения. Для эксплуатации стальных полотен цесушителей в летний период, как правило, предусматривается установка ТЭНа.

Для помещений с особыми требованиями к чистоте воздуха, например, больничных палат, предлагаются радиаторы с возможностью их легкой очистки от пыли, представляющие собой параллельные панели со свободным пространством между ними (Plan-Hygiene, Kermi). Существуют также приборы, крепления и подключение к системе отопления которых позволяют откинуть от стены действующий радиатор для очистки от пыли его задней стенки. Это алюминиевый экструзионный радиатор Vario Deluxe (Olimp), литой Giacostar (Giacomini) и стальной панельный радиатор X-Therm (Kermi).

Медь также может применяться для изготовления отопительных приборов. Этот материал используется, например, в конвекторах Slant/Fin, Mini (Jaga) и "Изотерм" (ОАО "фирма Изотерм"), состоящих из медных трубок с алюминиевым оребре-ием в кожухе. По конструкции они близки к традиционным конвекторам.

Среди отечественных приборов неплохим внешним видом выделяются конвекторы "Сантех-пром", "Универсал-ТБ" (ОАО завод "Сантехпром" и др. изготовители). Выпускаемые предприятием ТОО ЭХПО "Вель" конвекторы КОНБ состоят из стальных труб с алюминиевым оребрением, расчлененным на вертикальные элементы, что делает их похожими на алюминиевые радиаторы.

Для специалистов по проектированию интерьеров большой интерес представляет окраска отопительных приборов. Стандартным практически для всех радиаторов являются оттенки белого (RAL 9001, 9010, редко 9016), Большинство изготовителей производят по заказу целую гамму цветов RAL, а фирма Arbonia предлагает даже 5 цветов "металлик", но ни один изготовитель не приводит данных об изменении тепловой мощности в зависимости от вида окраски (при прочих равных условиях). Между тем, "металлик" значительно снижает теплоотдачу отопительного прибора. Влияние состава и цвета краски проявляется тем сильнее, чем больше количество тепла отопительный прибор передает в виде излучения. Как правило, матовая поверхность излучает более интенсивно, чем глянцевая.

Кроме того, по заказу изготавливаются стальные секционные радиаторы Arbonla и конвекторы Kermi, повторяющие в плане форму ломаного или дугообразного ограждения, у которого они будут установлены (эркеры и т.п.).

Наиболее предпочтительным местом для размещения радиаторов, как и раньше, остается подоконное пространство. Привлекательный внешний вид стальных трубчатых радиаторов большой высоты позволяет устанавливать их, например, в простенках. Плинтусные конвекторы дают возможность легко решить проблему отопления обширного остекления зимнего сада.

Одним словом, существует множество инженерных решений, позволяющих реализовать любые требования экономии, дизайна, безаварийности и гигиены.

Размещено на Allbest.ru