В предыдущих обзорах мы рассмотрели выбор мощности котла, подбор бойлера, гидравлику котельной, схемы отопления и материалы, которые применяются в системах отопления. Если на это смотреть в рамках логики прошлых публикаций, то это были компоненты “системы отопления”. Следующий элемент системы это потребители тепла. Один из основных элементов системы отопления является “отопительный прибор”, который предназначен для передачи тепла от теплоносителя в помещение здания. Вот о них сегодня я и буду вести речь.
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”.
Передача тепла отопительного прибора осуществляется через стенку его поверхности, которая контактирует с воздухом, это так называемая “поверхность теплообмена”. Очевидно, чем больше площадь теплообмена, тем выше теплоотдача прибора. Это главная характеристика, от которой зависит тепловая нагрузка отопительного прибора.
“Коэффициент теплопередачи”
Зависит от материала и его свойств. Самый высокий коэффициент теплопередачи, наиболее распространенных материалов, из которых производят отопительные приборы, у меди и алюминия, дальше следуют сталь и чугун (с большим отрывом). Это значит, что если взять абсолютно одинаковые по конструкции приборы, то самая большая теплоотдача при сопоставимых других параметрах будет у того, что из меди. Но как всегда, есть нюансы. На первый план выходят возможности производства и стоимость (куда же без нее). 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”
Вернее средняя температура "подачи" и "обратки". Чем выше температура “подачи", тем выше теплоотдача. 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.
Способ размещения отопительного прибора (см схему расположения). 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. Важно!!! При подборе отопительных приборов в первую очередь смотрят на теплоотдачу и рабочее давление!!! Все технические и технологические особенности материалов сводятся в итоге к теплоотдаче прибора. Все остальное лирика. И очень большое заблуждение, когда говорят, что чугунный радиатор лучше, т.к. чугун дольше отдает тепло, в нем больше воды и т.д.. Если материал дольше отдает тепло, то он и медленней нагревается (эти процессы работы в обе стороны), что в итоге сводит на нет все остальные рассуждения. Все в любом случае сводится к теплоотдаче! Вам наверно интересно как производители рассчитывают теплоотдачу прибора? Все банально просто - практическим путем. Подают в прибор определенное кол-ва тепла (замеряют расход воды и ее температуру) и замеряют параметры после. Разница и есть теплоотдача. 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.