Теория.
Если смотреть в целом, то теплопередача происходит при взаимодействии любых тел или различных сред разной температуры между собой. Тепло распространяется при помощи конвекции и теплового излучения. При конвекции тепло переносится непосредственно самим веществом (газом или жидкостью), в нашем случае воздухом, который нагревается при соприкосновении с теплой поверхностью радиатора и дальнейшим движением его по помещению. При тепловом излучении тепло распространяется при помощи инфракрасных лучей. Любой теплый предмет излучает тепло и у любого теплого предмета передача тепла осуществляется как при помощи конвекции, так и при помощи излучения, разница лишь в процентном их соотношении. Чем больше плоская поверхность прибора, тем выше доля излучения, а чем больше площадь оребрения (поверхности теплоотдачи), тем больше конвективная часть.
Изображние 1.
В зависимости от вида передачи тепла приборы отопления различаются между собой. Явным примером прибора отопления передающим тепло при помощи излучения является лучистая панель (изображение 1, слева), а при помощи конвекции конвектор (изображение 1, справа).
По причине высокой эффективности и невысокой стоимости наибольшее распространение в малоэтажном строительстве получили “конвективные” приборы отопления, вот их я рассмотрю более подробно.
Есть всего 3 основных характеристики, влияющие на теплоотдачу отопительного прибора.
- “Площадь поверхности теплообмена”.
- “Коэффициент теплопередачи”
Медь дороже, чем другие материалы и ее применение ограничено. В основном ее используют в конвекторах в качестве оребрения, которое делается специально для увеличения площади поверхности теплообмена.
Алюминий в силу своих особенностей имеют свои ограничения при производстве радиаторов.
Сталь наиболее распространенный материал по причине своих конструктивных особенностей получила большую популярность в производстве отопительных приборов, по причине оптимального соотношения теплоотдачи и стоимости изделия. Если сравнить стоимость отопительных приборов по теплоотдаче, то именно стальной конвектор (панельный радиатор) будет самым дешевым.
- “Температура подающей линии”
Очень надеюсь, что ответ вы получили на вопрос “какие радиаторы лучше всего ставить?”. Ответ - смотрите на теплоотдачу и внешний вид (какие вам больше нравятся). Ставьте любые, которые соответствуют необходимым техническим данным, а вот эффективность работы отопительного прибора зависит уже от других факторов и это очень интересно. Вы можете поставить самые “дорогие” или еще какие-то радиаторы, но не факт, что они будут качественно выполнять свою функцию - передачу “тепла” от теплоносителя внутреннему воздуху!
Следующие факторы относятся к разделу “эффективности теплоотдачи”.
При прочих равных условиях теплоотдача прибора будет зависеть от:
Способа подачи теплоносителя в прибор отопления (см схему подключения радиаторов). На схеме ясно видно, что наибольшую эффективность теплоотдачи показывает подключение сверху-вниз (диагональное и боковое), все остальное даже не хочу рассматривать, т.к. считаю, что в большинстве случаев можно обеспечить именно эффективное подключение (на моей практике я сталкивался только на одном объекте с другим подключением). Для особо привередливых сразу скажу, что нижнее подключение радиатора это тоже подача сверху-вниз, т.к. после того как теплоноситель через радиаторный узел попал в прибор он сначала движется вверх к термостатическому клапану и только потом вниз через весь прибор.
Данная схема взята из очень старого учебника и показывает в первую очередь зависимость размещения радиатора на его теплоотдачу. Это очень важный момент.
Часто бывает, что дизайнеры начинают фантазировать и прятать радиаторы в различные ниши или заставлять их мебелью, нарушая циркуляцию воздуха в помещении. Это все имеет влияние на работу системы отопления и вы сейчас об этом знаете. И кстати сказать цвет радиатора тоже имеет значение.
Когда мы подбираем мощность отопительного прибора мы не можем абсолютно точно рассчитать теплоотдачу и теплопотери в помещении, всегда будут погрешности. Чем больше факторов влияющих на теплоотдачу, тем тяжелее все точно подсчитать, а этих факторов на много больше, чем есть в данной статье. Есть погрешность измерения температуры, потери тепла в трубопроводах, изменение расхода по причине динамичности системы, что влияет на расход и соответственно на разницу температур, различное расположение приборов, цвет радиаторов и т.д. У людей тоже бывает разное ощущение тепла (зависит от настроения, состояния человека, влажности и т.д.). Слишком много переменных…
А вот теперь затронем вопрос регулирования температуры.
Есть “качественное” регулирование - изменении температуры теплоносителя в зависимости от температуры наружного воздуха. Оно может быть ручным или автоматическим, не важно. Вы просто меняете температуру в котле. Но тем самым вы не добьетесь комфортной температуры во всех помещениях (причины выше).
Есть “количественное” регулирование - изменение кол-во теплоносителя в приборе посредством арматуры. Это могут быть термостатические клапана (самое распространенное решение) в комплекте с "термоголовками". Именно они являются конечными регуляторами в конкретном помещении. Но опять хочу заметить, все должно быть сделано правильно и грамотно.
Итог:
Что нужно помнить? Подбор приборов отопления осуществляется на основании полученных расчетов тепловых потерь в помещении. Очень важно провести перерасчет теплоотдачи отопительного прибора в соответствии с температурным режимом, который будет в вашей системе. В паспорте прибора указана мощность при определенных параметрах (см рисунок выше), но не факт, что эти параметры соответствуют тем, которые будут у вас в системе. В качестве примера привожу технические данные одного производителя. Там указана тепловая мощность при разнице температур 90/70/20 °С, 105/71/18 °С, 75/65/20 °С (последняя цифра это температура внутри помещения). Но в вашем случае может быть к примеру 80/60/22 °С. Нужно пересчитывать и пересчитывать в большинстве случаев. При подборе также необходимо учитывать способ подключения радиатора к системе, его расположение и т.д. Не забывайте об этом.
Обзор отопительных приборов.
Возвращаемся к самим отопительным приборам. На рынке в данный момент наибольшее распространение получили стальные панельные радиаторы, чугунные и алюминиевые приборы отопления, а также встроенные в пол конвекторы. Отдельно стоит отметить дизайнерские радиаторы типа стальных трубчатых, но обо всем по порядку.
В отдельную группу можно отнести все стальные, алюминиевые и чугунные радиаторы. Они равнозначны по типу передачи тепловой энергии и отличаются друг от друга материалом и внешним видом. Это все что нужно знать.
Объем воды в приборе влияет только на объем воды с системе, что в свою очередь влияет на объем расширительного бака. На параметры насоса это тоже не имеет ни какого влияния (посмотрите формулу в которой видно, что расход зависит от тепловой мощности, разницы температур и теплоемкость рабочей жидкости).
Полезно знать! Стоимость реализации обвязки радиатора с нижней подводкой сопоставима со стоимостью боковой подводки теплоносителя к прибору. В данном случае стоимость складывается из стоимости самого прибора и термостатической арматуры для его подключения.
Преимущества данных типов приборов: Оптимальное сочетание стоимости и теплоотдачи. Если углубиться еще дальше, то лучшее соотношение теплоотдачи и стоимости у стальных радиаторов.
К недостаткам я бы отнес внешний вид (мне лично не нравится).
Встраиваемые в пол конвекторы.
В настоящее время большую популярность приобрели внутрипольные конвекторы. Их следует рассматривать как обычные отопительные приборы, т.к. все процессы сопоставимы и действуют одни и те же законы теплотехники и термодинамики.
Что нужно знать? Что большинство конвекторов производятся в России по одним и тем же технологиям и имеют одинаковую конструкцию (корпус + медный теплообменник). Разница цен обуславливается эффективностью производства, политикой продаж и т.д. Стоит отметить, что ряд производителей производят корпусы конвектора из алюминия, что делает конвектор дороже, чем у конкурентов, но в то же время не нужно думать о коррозии самого корпуса при установке прибора во влажных помещених, А так же отличаются конструкцией декоративных решеток. В остальном же они одинаковы. Еще раз повторюсь, что на теплоотдачу прибора влияет не внешний вид или стоимость, а правильный подход и верные расчеты.
Конвекторы бывают с естественной или принудительной конвекцией (со встроенным вентилятором).
Естественная конвекция. Принцип действия как у любого конвектора, холодный воздух нагревается, проходя через теплую поверхность конвектора (теплообменника), и поднимается вверх обеспечивая воздушный поток вдоль поверхности окна и конвекцию воздуха в помещении. Теплоноситель подается в пластинчатый теплообменник через аналогичную радиаторам арматуру, при помощи которой есть возможность осуществлять местную регулировку теплоотдачи конвектора.
Принудительная конвекция. Процесс конвекции такой же, но все происходит при помощи встроенного в корпус вентилятора. Посредством воздействия вентилятора, который увеличивает кол-во воздуха, проходящего через теплообменник, увеличивается теплоотдача самого прибора. Но регулирование теплоотдачи такого конвектора на много сложнее, т.к. в процесс включается непосредственно вентилятор, при изменении скорости вращения которого меняется и теплоотдача на ряду с изменением расхода теплоносителя. Для этого используют специальные регуляторы. Если коротко, то когда нужно снизить теплоотдачу, алгоритм сначала уменьшает скорость вращения вентилятора и только после его остановки воздействует на расход теплоносителя через прибор.
Преимущества: Данные приборы хороши в случае ограниченного места под окном или когда такого места нет совсем. К плюсам можно отнести внешний вид в виде декоративной решетки, цвет которой легко подобрать под нужный интерьер. В ряде случаев конвекторы (со специальным воздушным патрубком) можно совместить с системой вентиляции, что дает дополнительные варианты решения сложных задач по отоплению. Все остальное реклама.
Недостатки:
- Стоимость. Которая на много выше цены простых стальных, алюминиевых или чугунных радиаторов.
- Низка теплоотдача при больших габаритах, что так же ограничивает их применение.
- В корпус прибора постоянно попадает пыль и грязь, которая разносится по помещению.
- Требует необходимой высоты пола, в который прячется конвектор.
- Конвектор с принудительной конвекцией (с вентилятором) издает шум, который ограничивает их применение в зависимости от назначения помещения. Мы не рекомендуем ставить их в спальнях. Чтобы не говорили, но ночью когда везде тихо, конвектор шумит и его слышно.
- Дополнительная стоимость автоматики регулирования конвекторов с принудительной конвекцией.
Дизайнерские радиаторы.
В последнее время особую популярность приобрели стальные трубчатые радиаторы и им подобные. Стоит сразу отметить, что они на много дороже стальных обычных приборов (в несколько раз) и не имеют, кроме внешнего вида и широкой цветовой гаммы, ни каких преимуществ по сравнению с ними. Мы рекомендуем ставить их только в те помещения, где они будут радовать глаз.
Выводы:
Радиаторы это устройство передачи тепла от теплоносителя помещению. Основные характеристики, на которые нужно обращать внимание, это теплоотдача, рабочее давление и внешний вид. Это самое главное что нужно знать.
Варианты и возможности экономии:
- Отдавайте приоритет стальным панельным радиаторам, которые имеют самую низкую стоимость 1 кВт тепловой энергии.
- Старайтесь рационально располагать радиаторы и обеспечивайте правильную подачу теплоносителя, чтобы не увеличивать размеры радиатора и соответственно его стоимость.
- Если есть возможность снизить кол-во приборов, то воспользуйтесь этим. Один радиатор будет всегда дешевле 2-х и по абсолютной стоимости и за счет меньшего кол-ва труб и арматуры.
- Учитывайте все теплоизбытки, которые есть в помещениях. Их сложно посчитать, но можно. А самая главная ошибка, когда не учитывают тепловую нагрузку “теплого пола”. Многие думают, что “теплый пол” для комфорта, а радиаторы для отопления. Это неверно. Теплые полы такой же источник тепла как и любые отопительные приборы. Зная это можно значительно снизить стоимость радиаторов за счет снижения их теплоотдачи и соответственно размеров.
- Не стоит экономить на проекте и профессиональных расчетах, которые в итоге позволят правильно подобрать приборы отопления и без лишних переплат.
Важный момент - эффективность работы системы отопления заключается в комплексном подходе ко всем разделам (подбор котла, подбор отопительных приборов, схема отопления и т.д.) и ни как не зависит от материала труб или отопительных приборов.