Отопительные приборы и их классификация
Отопительные приборы отбирают у теплоносителя часть тепловой энергии и передают ее воздуху отапливаемого помещения. Еще недавно в наших домах такими приборами были преимущественно чугунные ребристые радиаторы. Радиатором принято называть отопительный прибор, состоящий либо из отдельных колончатых элементов, либо из плоских блоков. С тех пор отопительные приборы стали и эффективнее, и эстетичнее.
Радиаторы подбирают по трем критериям: давлению, тепловой мощности и геометрии места установки. Главной характеристикой отопительного прибора является давление, которое характеризует целых три величины рабочее давление — 10 атм, опрессовочное (испытательное) — 15 атм и давление разрыва — 30 атм. Радиатор должен безболезненно выдерживать опрессовочное давление.
Выбирая отопительный прибор для подключения к городской системе центрального отопления, следует учитывать высокое давление в сети и его нестабильность. К тому же после летнего ремонта системы проверяют на герметичность при давлении, порой превышающем рабочее в 1.5 раза. Разного рода гидравлические удары из-за неисправной арматуры и регуляторов могут если не разрушить приборы сразу, то постепенно ослабить. Особенно это касается импортных панельных устройств. Поэтому такие приборы надо приобретать с запасом по рабочему давлению: нагрузка при их заводских испытаниях на 20 % меньше принятой у нас.
Не менее важна теплоотдача, или тепловая мощность, — количество тепла, отдаваемое прибором в окружающее пространство за единицу времени при определенной разнице температур теплоносителя на входе и выходе прибора. Чем меньше эта разница, тем меньше тепла он отдает в окружающее пространство.
По преобладающему способу теплоотдачи все отопительные приборы делятся на три группы:
- радиационные, передающие излучением не менее 50 % общего теплового потока (это потолочные отопительные панели и излучатели);
- конвективно-радиационные, передающие конвекцией от 50 до 75 % общего теплового потока (радиаторы секционные и панельные, гладкотрубные приборы, напольные отопительные панели),
- конвективные, передающие конвекцией от 75 % до 95 % общего теплового потока (конвекторы и ребристые трубы).
Для регулирования теплопередачи служат краны и вентили. Их конструкцию выбирают в зависимости от вида системы водяного отопления. В однотрубных системах можно применять краны с незначительным гидравлическим сопротивлением, которые допускают только эксплуатационное регулирование.
В двухтрубных системах применяют краны индивидуального регулирования, которые имеют повышенное гидравлическое сопротивление и допускают проведение монтажно-наладочного (первичного) и эксплуатационного (вторичного) количественного регулирования, так называемые краны двойной регулировки.
Вода в городских системах отопления насыщена кислородом, как правило, жесткая и содержит массу твердых частиц, что способствует усиленной коррозии, сопровождаемой выделением газов. Все это способно в любой момент закупорить устройство и лишить нас тепла. Поэтому очень удобно каждый радиатор снабдить регулируемым подключением с двух сторон. Это, конечно, дороже, зато отопительный прибор можно в любое время отключить для ремонта или профилактики, не прекращая работу всей системы.
Для регулирования теплоотдачи могут применяться термоклапаны — устройства, обеспечивающие автоматическое изменение расхода теплоносителя через прибор. Термоклапан состоит из регулирующею крана и специальной термоголовки — единой конструкции, работающей как регулятор прямого действия.
Для индивидуального ручного регулирования теплопередачи в кожухе коннекторов применяют воздушные клапаны, которыми регулируется количество воздуха, циркулирующего через нагреватель конвектора. Достоинством регулирования «по воздуху» является сохранение постоянного расхода теплоносителя в отопительных приборах.
Отопительные приборы устанавливают вдоль стен помещения, и особенно под окнами. При таком размещении возрастает температура внутренней поверхности в нижней части наружной стены и окна, что повышает тепловой комфорт помещения. Поток теплого воздуха препятствует образованию ниспадающего потока холодного воздуха и движению воздуха с пониженной температурой у пола помещения.
Ширина расположенного под окном радиатора должна быть не менее 50 % ширины проема, а в детской — не менее 75 %. Чтобы обеспечить движение воздуха вокруг отопительного прибора, его располагают на расстоянии не менее 2 см и не более 5 см от стены. Расстояние до пола должно быть не менее 12 см, до подоконника — 10 см. При нарушении этих условий комната недополучит ] 0—15 % тепла.
При покраске радиатора учтите, что каждый дополнительный опой краски снижает его теплоотдачу. До 20 % тепла потеряется и в случае если отопительный прибор закрыть декоративной панелью или экраном. Для повышения КПД радиатора можно укрепить за ним на стене отражающую изоляцию в виде фольгированной теплоизоляционной пленки или хотя бы из металлической фольги (рис 1). Такая несложная операция позволит использовать большую часть тепла от радиатора для отопления помещения, а не наружных стен.
Одними из самых дешевых и наиболее распространенных являются панельные радиаторы. Они состоят из двух профилированных стальных листов, в которых штампованные углубления после сваривания листов образуют каналы для циркуляции теплоносителя.
Рис. 1. Крепление отражающей изоляции за радиатором:
1 — наружная стена; 2 — радиатор; 3 — отражатель
Площадь теплоотдачи легко увеличить, соединяя панели параллельно. Вес приборов и объем теплоносителя в них невелики, что позволяет системе быстро реагировать на регулировку температуры. Особенно популярными стали тонкостенные панельные радиаторы благодаря низкотемпературным системам отопления. Однако гидравлическое сопротивление у них выше, чем у других отопительных приборов, поэтому при замене старого радиатора новым, особенно в однотрубной системе, панельные радиаторы можно рассматривать лишь в последнюю очередь.
Конвектор для увеличения площади
Конвектор состоит из цельнометаллической горизонтальной трубы, нередко выгнутой в форме буквы U с напрессованными на нее пластинами, которые значительно увеличивают площадь поверхности теплообмена. Конвекторы дешевы, надежны, достаточно компактны и имеют очень низкую инерционность вследствие малого внутреннего объема. Доля тепла, отдаваемого при конвекции, составляет 95 %, что позволяет создать интенсивный вертикальный поток нагретого воздуха.
Однако их теплоотдача весьма низкая (на 35—40 % ниже, чем у чугунных радиаторов), а нагревают помещение они неравномерно — под потолком слишком жарко, а у пола холодно. К тому же из-за весьма своеобразного внешнего вида их сложно вписывать в дизайн жилого помещения. Положение может немного поправить кожух, который декорирует нагреватель (рис. 2) и способствует повышению теплопередачи благодаря увеличению подвижности воздуха у его поверхности.
Рис. 2 Конвектор:
1 — обогреватель с пластинами оребрения; 2 — кожух; 3 — кронштейны для крепления к стене; 4 — воздухоспускной клапан.
Сегодня чаще всего конвекторы используют в канальных системах, когда они скрыты в нише (канале), сделанной в полу, и прикрыты сверху декоративной решеткой — деревянной или металлической (рис. 3, а).
Например, при проектировании отопления больших элегантно оформленных помещений, где значительная часть наружной стены остеклена, допустим, французскими окнами или занята большими дверями, ведущими на террасу и лоджию, радиатор можно смонтировать лишь на соседней стене, а не под окном. При этом ухудшается качество отопления помещения и его дизайн. Канальные конвекторы подводят тепло непосредственно к месту, где происходят его наибольшие потери, а возможности оформления помещения значительно увеличиваются.
Канальные конвекторы
Канальные конвекторы могут не иметь собственного корпуса или составлять единое целое с каналом, в котором они установлены. Корпуса готовых к монтажу конвекторов выполнены из стального оцинкованного листа и хорошо теплоизолированы. Бескорпусные конвекторы размещаются в теплоизолированных каналах, устроенных в толще пола (рис. 3, б). В ширину канал может иметь до нескольких десятков сантиметров, а в длину — от полуметра до нескольких метров. Глубина каналов от 10 до 70 см. Между конвектором и дном канала должен быть соблюден зазор не менее 10 см для свободного протока воздуха вокруг нагретых ребер конвектора.
Конвекторы могут монтироваться как в высокотемпературных, так и низкотемпературных системах. Их мощность подбирается так же, как мощность типового панельного радиатора. И предельные характеристики такие же: температура до 90 °С, давление до 6 атм.
Рис. 3. Канальный конвектор:
а — общий вид; б — ниша в грунте: 1 — грунт; 2 — фундаментная подушка; 3 — фундаментная стена; 4 — песчаная подсыпка; 5 — теплоизоляция фундамента, 6 — окно; 7 — бетонная подготовка толщиной 10—15 см; 8 — уголок; 9 — гидроизоляция; 10 — напольное покрытие; 11 — ЭППС толщиной 10 см; 12 — армированная цементная стяжка.
Отопительные приборы могут быть металлическими, комбинированными и неметаллическими. Металлические выполняют в основном из серого чугуна, листового и литого алюминия и стали. В последнем случае надо учитывать неизбежную коррозию металла и использовать их только в закрытых системах с циркуляционным насосом и диафрагменным баком, минимизировать любой контакт воды с воздухом.
Коррозии боятся и алюминиевые радиаторы. Её вызывает образование гальванической пары медь—алюминий, что происходит при подключении такого радиатора к системе, в которой где-нибудь стоит латунный или медный вентиль. Электрохимическая коррозия способна быстро вывести из строя алюминиевые радиаторы. Не любят они и колебаний кислотности теплоносителя, pH которого должна составлять 7—8.
И хотя алюминиевые радиаторы обладают очень высокой теплоотдачей, их применение может обернуться серьезной аварией. При внешней схожести и отличных технических параметрах подобных недостатков лишены биметаллические радиаторы. Они тоже снаружи алюминиевые, но внутри у них находятся стальные трубки, по которым и движется теплоноситель. Недостатком таких приборов можно считать лишь высокую цену, особенно если внутренняя поверхность стальных труб дополнительно защищена от коррозии специальным напылением.
И все же наилучший обогрев помещений обеспечивают чугунные радиаторы. Они недороги, легко выдерживают высокое давление, устойчивы к коррозии и загрязненности теплоносителя. Из минусов — большая масса и, следовательно, значительная инерционность. Поверхность чугуна шероховатая, в нее въедается пыль, убирать которую из-за малого зазора между секциями очень неудобно.
Но сейчас чугун переживает второе рождение. Современные батареи имеют почти плоскую поверхность с закругленными углами и нанесенным в заводских условиях очень прочным и гладким покрытием. В комбинированных приборах стальные или чугунные греющие элементы заделаны в бетон или керамику. К неметаллическим приборам относят бетонные потолочные и напольные панели с заделанными пластмассовыми греющими трубами или с пустотами без труб, а также керамические, пластмассовые и тому подобные радиаторы.
Такие системы в жилых помещениях практически не используются. Зато в последнее время появились новые системы отопления, которые дают неограниченные возможности в оформлении помещения. Например, настенное отопление из полибутиленовых трубопроводов монтируется на неоштукатуренную поверхность стен, а затем штукатурится тонким слоем.
Можно проложить эту систему под слоем гипсокартонных плит или в потолочных перекрытиях, подходит она и для отопления бассейнов, лестничных проемов, залов с колоннами и закругленными стенами. Трубы этой системы имеют толщину стенки 1 мм при 08 мм, а рабочая температура теплоносителя может достигать 95 °С. Подключать систему к коллектору теплоносителя нужно с обязательной установкой грязевого фильтра и деаэратора.
Вместо радиаторов по всему периметру помещения можно установить плинтусную систему отопления. Теплоносителем и здесь служит нагретая до 35—85 °С вода, а отопительный прибор выглядит как декоративная планка высотой 150—200 мм и толщиной 20 мм. Такая система, заменяя обычный плинтус, сочетает достоинства теплых полов с доступностью монтажа и ухода.
Системы водяного отопления загородного дома
Автономные системы отопления все чаще стали использоваться для отопления не только индивидуальных домов и коттеджей, но также многоэтажных зданий и даже отдельных квартир. Преимущества таких систем очевидны, подробнее системы водяного отопления дома.