Максим Ушаков, консультант,
Леонид Михайлович Махов, профессор МГСУ

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 иэ 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 алюминие вых 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.

В зависимости от различных особенностей конструкции отопительные приборы, представленные на рынке, обладают разными характеристиками. Главным при их установке является правильный подбор нужной модели, оптимально подходящей для конкретного случая.

Разновидности

Чаще всего классификация отопительных приборов проводится по следующим признакам:

• используемому теплоносителю, которым может быть нагретая вода, газ или даже воздух;
• материалу изготовления;
• эксплуатационным характеристикам: размерам, мощности, способу монтажа и возможностью регулирования скорости нагрева.

Оптимальный вариант лучше подбирать, учитывая особенности системы отопления здания, условия эксплуатации, соблюдая все требования, предъявляемые к отопительным приборам.

Кроме производительности устройств стоит учитывать возможность их установки. Так, например, при отсутствии газоснабжения и невозможности организации водяного отопления единственным вариантом будут электрические приборы.

Водяная система

Чаще всего используются и оттого имеют самый широкий ассортимент отопительные приборы водяных систем отопления. Это объясняется их неплохим КПД и оптимальным уровнем затрат на приобретение, монтаж и обслуживание.

Конструктивно устройства не слишком отличаются друг от друга. Внутри каждого имеются каналы для протекания горячей воды, тепло от которой передается поверхности прибора, а затем, при помощи конвекции, воздуху комнаты. По этой причине они называются конвекционными.

В водяных системах отопления могут пользоваться следующими типами радиаторов:

• чугунными;
• стальными;
• алюминиевыми;
• биметаллическими.

Все эти отопительные приборы имеют свои особенности, благодаря которым выбираются для каждого конкретного случая в зависимости от площади комнаты, нюансов монтажа, качества и вида теплоносителя (которым иногда бывает антифриз).

Мощность каждого прибора регулируется количеством секций, которое может быть выбрано практически любым. Хотя при расчетной длине одной батареи больше 1,5–2 м рекомендуется установка рядом двух меньших по размеру устройств.

Чугун был одним из самых популярных материалов в отечественных системах отопления. Его выбор, как правило, был обусловлен сравнительно невысокой стоимостью. Позже такие приборы стали использоваться реже, так как обладают небольшим коэффициентом теплоотдачи (всего 40%), за счет чего мощность одной секции равна примерно 130 Вт. Хотя их до сих пор можно встретить в системах старого образца. В современном интерьере иногда используют дизайнерские модели чугунных радиаторов.

Преимуществами таких приборов является большая площадь поверхности, отдающей тепло помещению, и длительный эксплуатационный период (до 50 лет). Хотя недостатков все же больше – к ним относятся и сравнительно большой объем используемого теплоносителя (до 1,4 литра), и трудность ремонта, и инертность нагрева, за счет которой повышение температуры прибора осуществляется сравнительно медленно, и даже необходимость периодической (минимум раз в 3 года) прочистки. Кроме того, тяжелые секции очень трудно устанавливать.

Использование алюминиевых радиаторов позволяет обеспечить максимальный уровень теплоотдачи – мощность секции может достигать 200 Вт (чего достаточно для отопления 1,5–2 кв. м).

Их стоимость вполне доступна, а небольшой вес позволяет провести установку самостоятельно. Правда, эксплуатация прибора возможна на протяжении всего лишь 20–25 лет.

К их преимуществам можно отнести наличие в конструкции конвекционных панелей, улучшающих циркуляцию воздуха по поверхности, простоту установки приборов для регулирования интенсивности расхода теплоносителя, а также простоту монтажа. Секция радиатора, имеющая мощность до 180 Вт, способна отапливать около 1,5 кв. м площади.

Несмотря на достоинства, которые имеют такие отопительные приборы, существуют и проблемы их использования. Так, например, для биметаллических радиаторов не рекомендуется разбавление воды антифризами, которые, хотя и не позволяют системе замерзать, отрицательно влияют на внутренние поверхности нагревательных устройств.

Кроме того, данные варианты являются самыми дорогими из всех, которые применяются в системе водяного отопления.

Приборы электрического обогрева

Все электрические приборы, применяемые в случае невозможности установки водяной системы отопления, имеют разные особенности и характеристики – от мощности до принципов генерирования тепла. При этом главными недостатками любого такого оборудования являются высокая стоимость эксплуатации и необходимость устройства электросети, способной выдержать большие нагрузки (при суммарной мощности электронагревателей больше 9–12 кВт необходимо устройство сети с напряжением 380 В). Преимущества же у каждой разновидности свои.

Конструкция, которую имеют электрические нагревательные устройства данного типа, позволяет достаточно быстро нагреть помещение при помощи перемещающихся сквозь них воздушных потоков.

Попадание воздуха внутрь приборов происходит через отверстия в нижней части, его нагрев осуществляется при помощи ТЭНа, а выход обеспечивается наличием верхних щелей. На сегодняшний день существуют электрические конвекторы мощностью от 0,25 до 2,5 кВт.

Масляные устройства

Масляные электрические нагреватели тоже используют конвекционный метод нагрева. Внутри корпуса содержится специальное масло, которое и нагревается ТЭНом. При этом нагрев может регулироваться при помощи термостата, выключающего прибор при достижении воздухом заданной температуры.

Особенностями работы нагревателей является их высокая инерционность. За счет этого отопительные приборы очень медленно нагреваются, однако, даже после отключения подачи энергии их поверхность продолжает испускать тепло на протяжении длительного периода времени.

Кроме того, поверхность масляного оборудования нагревается до 110–150 градусов, что намного выше параметров других устройств и требует особого обращения – например, установки в отдалении от предметов, способных воспламениться.

Использование таких радиаторов дает возможность удобного регулирования интенсивности нагрева – почти все они имеют 2–4 режима работы. Кроме того, с учетом производительности одной секции в 150–250 кВт, подбирать прибор для конкретного помещения довольно легко. А ассортимент большинства производителей включает модели мощностью до 4,5 кВт.

Выбирая отопительные приборы, принцип действия которых основан на излучении тепловых волн в инфракрасном диапазоне, владелец частного дома или помещения другого назначения получает следующие преимущества:

• заметное снижение потребления электроэнергии по сравнению с традиционным электрическим оборудованием (в пределах 30%);
• отсутствие снижения содержания в воздухе кислорода, что избавляет находящихся в помещении людей от головной боли;
• очень высокую скорость нагрева (даже холодная комната прогревается в течение нескольких минут).

Обычно используют электрические инфракрасные обогреватели. Гораздо реже встречаются газовые приборы, предназначенные, в основном, для отопления улиц, производственных цехов и площадок или дач.

Виды

Классификация приборов для инфракрасного отопления производится по способу испускания волн. Бывают пленочные устройства, которые передают на окружающие предметы излучение от резисторных проводников, расположенных на поверхности специальной пленки. Мощность – в пределах 800 Вт на 1 кв. м.

Второй вид - карбоновые. В них излучение идет от спирали внутри герметичной стеклянной колбы. Бытовые приборы данного типа имеют мощность от 0,7 до 4,0 кВт.

Преимуществом первых является возможность использовать их как электрические теплые полы. В то время как карбоновые обогреватели намного мощнее, хотя и требуют при этом соблюдения повышенных мер пожарной безопасности.

Газовый нагрев

Для того чтобы снизить расходы на отопление, нередко применяются отопительные приборы, работающие на газе. Одним из самых простых видов такого оборудования является газовый конвектор, присоединяемый либо к системе газоснабжения, либо к баллону с сжиженным пропаном. При этом горелка не входит в контакт с окружающей атмосферой, а кислород попадает к ней через специальную трубу (которую можно вывести на улицу для поддержания в помещении нормального качества воздуха).

Такие виды отопительных приборов имеют высокую мощность (до 8 кВт и более), относительно дешевы в эксплуатации за счет невысокой стоимости энергоносителя.

К недостаткам же относятся: необходимость постановки на учет в контролирующих организациях, обустройство качественной вентиляции и необходимость в периодической очистке форсунок. Кроме того, в случае неисправности оборудования в помещении может возрасти количество опасного для здоровья углекислого газа. Поэтому в квартирах и других помещениях с постоянным пребыванием людей такие приборы используют редко – тогда как, например, для дачи или гаража они могут оказаться просто незаменимыми.

Виды отопительных приборов определяются их конструкцией, обусловливающей способ передачи тепла (преобладать может конвективный или радиационный теплообмен) от внешней поверхности приборов в помещение.

Существует шесть основных видов отопительных приборов, радиаторы, панели, конвекторы, ребристые трубы, гладкотрубные приборы и калориферы.

По характеру внешней поверхности отопительные приборы могут быть с гладкой (радиаторы, панели, гладкотрубные приборы) и ребристой поверхностью (конвекторы, ребристые трубы, калориферы).

По материалу, из которого изготовляются отопительные приборы, различают металлические, комбинированные и неметаллические приборы.

Схемы отопительных приборов

а - радиатора, б - панели, в - конвектора, е - ребристой трубы, д - гладкотрубного прибора.

Металлические приборы выполняют чугунными (из серого литейного чугуна) и стальными (из листовой стали и стальных труб).

В комбинированных приборах используют бетонный или керамический массив, в котором заделаны стальные или чугунные греющие элементы (отопительные панели), или оребренные стальные трубы, помещенные в неметаллический (например, асбестоцементный) кожух (конвекторы).

Неметаллические приборы представляют собой бетонные панели с заделанными стеклянными или пластмассовыми трубами или с пустотами вообще без труб, а также фарфоровые и керамические радиаторы.

По высоте все отопительные приборы можно подразделить на высокие (высотой более 600 мм), средние (400-600 мм) и низкие (<400 мм). Низкие приборы высотой менее 200 мм называются плинтусными.

Схемы отопительных приборов пяти видов приведены на рисунке. Калорифер, применяемый прежде всего для нагревания воздуха в системах вентиляции.

Радиатором принято называть прибор конвективно-радиационного типа, состоящий из отдельных колончатых элементов - секций с каналами круглой или эллипсообразной формы. Радиатор отдает в помещение радиацией около 25% всего количества тепла, передаваемого от теплоносителя, и именуется радиатором лишь по традиции.

Панель - прибор конвективно-радиационного типа относительно малой глубины, не имеющий просветов по фронту. Панель передает радиацией несколько большую, чем радиатор, часть теплового потока, однако только потолочная панель может быть отнесена к приборам радиационного типа (отдающим радиацией более 50% всего количества тепла).

Отопительная панель может иметь гладкую, слегка оребренную или волнистую поверхность, колончатые или змеевиковые каналы для теплоносителя.

Конвектор - прибор конвективного типа, состоящий из двух элементов - ребристого нагревателя и кожуха. Конвектор передает в помещение конвекцией не менее 75% всего количества тепла. Кожух декорирует нагреватель и способствует повышению скорости естественной конвекции воздуха у внешней поверхности нагревателя. К конвекторам относятся также плинтусные отопительные приборы без кожуха.

Ребристой трубой называется открыто устанавливаемый отопительный прибор конвективного типа, у которого площадь внешней теплоотдающей поверхности не менее чем в 9 раз превышает площадь внутренней тепловоспринимающей.

Секция двухколончатого радиатора

hп - полная высота, hм - монтажная (строительная) высота, l - глубина; b - ширина.

Гладкотрубным называется прибор, состоящий из нескольких соединенных вместе стальных труб, образующих каналы колончатой (регистр) или змеевиковой (змеевик) формы для теплоносителя.

Рассмотрим, как выполняются требования, предъявляемые к отопительным приборам.

1. Радиаторы керамические и фарфоровые изготовляются обычно в виде блоков, отличаются приятным внешним видом, имеют гладкую, легко очищаемую от пыли поверхность. Обладают достаточно высокими теплотехническими показателями: kп р =9,5-10,5 Вт/(м 2 К) ; f э /f ф >1 и пониженной температурой поверхности в сравнении с металлическими приборами. При их использовании уменьшается расход металла в системе отопления.

Керамические и фарфоровые радиаторы не получили широкого распространения из-за недостаточной прочности, ненадежности соединения с трубами, затруднений при изготовлении и монтаже, возможности проникания водяного пара через керамические стенки. Применяются они в малоэтажном строительстве, используются в качестве безнапорных отопительных приборов.

2. Радиаторы чугунные - широко применяемые отопительные приборы - отливаются из серого чугуна в виде отдельных секций и могут компоноваться в приборы различной площади путем соединения секций на ниппелях с прокладками из термостойкой резины. Известны разнообразные конструкции одно-, двух- и многоколончатых радиаторов различной высоты, но наиболее распространены двухколончатые средние и низкие радиаторы.

Радиаторы рассчитаны на максимальное эксплуатационное (обычно употребляется термин - рабочее) давление теплоносителя 0,6 МПа (6 кгс/см 2) и обладают сравнительно высокими теплотехническими показателями: k пр =9,1-10,6 Вт/(м 2 К) и f э /f ф ≤1,35.

Однако значительная металлоемкость радиаторов [(M=0,29-0,36 Вт/(кг К) или 0,25-0,31 ккал/(ч кг °С)] и другие недостатки вызывают замену их более легкими и менее металлоемкими приборами. Следует отметить их непривлекательный вид при открытой установке в современных зданиях. В санитарно-гигиеническом отношении радиаторы, кроме одноколончатых, не могут считаться удовлетворяющими требованиям, так как очистка от пыли межсекционного пространства достаточно затруднительна.

Производство радиаторов трудоемко, монтаж затруднителен из-за громоздкости и значительной массы собранных приборов.

Стойкость против коррозии, долговечность, компоновочные преимущества при неплохих теплотехнических показателях, налаженность производства способствуют высокому уровню выпуска радиаторов в нашей стране. В настоящее время выпускается двухколончатый чугунный радиатор типа М-140-АО с глубиной секции 140 мм и межколончатым наклонным оребрением, а также типа С-90 с глубиной секции 90 мм.

3. Панели стальные отличаются от чугунных радиаторов меньшей массой и стоимостью. Стальные панели рассчитаны на рабочее давление до 0,6 МПа (6 кгс/см2) и имеют высокие теплотехнические показатели: k пр =10,5-11,5 Вт/(м 2 К) и f э /f ф ≤1,7.

Панели изготовляют двух конструкций: с горизонтальными коллекторами, соединенными вертикальными колонками (колончатой формы), и с горизонтальными последовательно соединенными каналами (змеевиковой формы). Змеевик иногда выполняется из стальной трубы и приваривается к панели; прибор в этом случае называется листотрубным.

Панели удовлетворяют архитектурно-строительным требованиям, особенно в зданиях из крупных строительных элементов, легко очищаются от пыли, позволяют механизировать их производство с применением автоматики. На одних и тех же производственных площадях возможен выпуск в год вместо 1,5 млн. м 2 энп чугунных радиаторов до 5 млн. м 2 энп стальных. Наконец, при использовании стальных панелей сокращаются затраты труда при монтаже из-за уменьшения массы металла до 10 кг/м 2 энп. Уменьшение массы повышает тепловое напряжение металла до 0,55-0,8 Вт/(кг К) . Распространение стальных панелей ограничивается необходимостью применения холоднокатаной листовой стали высокого качества толщиной 1,2-1,5 мм, стойкой по отношению к коррозии. При изготовлении из обычной листовой стали срок службы панелей сокращается из-за интенсивной внутренней коррозии. Стальные панели, кроме листотрубных, используют в системах отопления с обескислороженной водой.

Стальные штампованные панели и радиаторы различных конструкций широко применяются за рубежом (в Финляндии, США, ФРГ и др.). В нашей стране выпускаются средние и низкие стальные панели с каналами колончатой и змеевиковой формы для одиночной и спаренной (по глубине) установки.

4. Панели бетонные отопительные изготовляют:

1. с обетонированными нагревательными элементами змеевиковой или колончатой формы из стальных труб диаметром 15 и 20 мм;
2. с бетонными, стеклянными или пластмассовыми каналами различной конфигурации (безметалльные панели).

Эти приборы располагают в ограждающих конструкциях помещений (совмещенные панели) или приставляют к ним (приставные панели).

При применении стальных нагревательных элементов бетонные отопительные панели можно использовать при рабочем давлении теплоносителя до 1 МПа (10 кгс/см 2).

Бетонные панели обладают теплотехническими показателями, близкими к показателям других гладких приборов: k пр =7,5-11,5 Вт/(м 2 К) и f э /f ф ≈1, а также высоким тепловым напряжением металла. Панели, особенно совмещенные, отвечают строгим архитектурно-строительным, санитарно-гигиеническим и другим требованиям.

Однако бетонные панели, несмотря на их соответствие большинству требований, предъявляемых к отопительным приборам, не получают достаточно широкого распространения из-за эксплуатационных недостатков (совмещенные панели) и трудности монтажа (приставные панели).

5. Конвекторы обладают сравнительно низкими теплотехническими показателями k пр =4,7-6,5 Вт/(м 2 К) и f э /f ф <1, для отдельных типов конвекторов до 0,6. Тем не менее их производство во многих странах растет (при сокращении производства чугунных отопительных приборов) из-за простоты изготовления, возможности механизации и автоматизации производства, удобства монтажа (масса всего 5-8 кг/м 2 энп). Малая металлоемкость способствует повышению теплового напряжения металла прибора. M=0,8-1,3 Вт/(кг К) . Приборы рассчитаны на рабочее давление теплоносителя до 1 МПа (10 кгс/см 2).

Конвекторы могут иметь стальные или чугунные нагревательные элементы. В настоящее время выпускаются конвекторы со стальными нагревателями:

• плинтусные конвекторы без кожуха (типа 15 КП и 20 КП);
• низкие конвекторы без кожуха (типа «Прогресс», «Аккорд»);
• низкие конвекторы с кожухом (типа «Комфорт»).

Плинтусный конвектор типа 20 КП (15 КП) состоит из стальной трубы диаметром d y =20 мм (15 мм) и замкнутого оребрения высотой 90 (80) мм с шагом 20 мм, изготовляемого из листовой стали толщиной 0,5 мм, плотно посаженного на трубу. Конвекторы 20 КП и 15 КП выпускаются различной длины (через 0,25 м) и на заводе компонуются в узлы, состоящие из нескольких конвекторов (по длине и высоте), связывающих их труб и регулирующих кранов.

Следует отметить такое преимущество применения плинтусных конвекторов, как улучшение теплового режима помещений при размещении их в нижней зоне по длине окон и наружных стен; кроме того, они занимают мало места по глубине помещений (строительная глубина всего 70 и 60 мм). Их недостатками являются: затрата листовой стали, недостаточно эффективно используемой для теплопередачи, и затруднительность очистки оребрения от пыли. Хотя пылесобирающая поверхность у них невелика (меньше, чем у радиаторов), все же их не рекомендуется применять для отопления помещений с повышенными санитарно-гигиеническими требованиями (в лечебных зданиях и детских учреждениях).

Низкий конвектор типа «Прогресс» является модификацией конвектора 20 КП, основанной на двух трубах, связанных общим оребрением той же конфигурации, но большей высоты.

Низкий конвектор типа «Аккорд» также состоит из двух параллельных стальных труб d у =20 мм, по которым последовательно протекает теплоноситель, и вертикальных элементов оребрения (высота 300 мм) из листовой стали толщиной 1 мм, насаженных на трубы с зазорами 20 мм. Элементы оребрения, формирующие так называемую лицевую поверхность прибора, имеют в плане П-образную форму (ребро 60 мм) и открыты к стене.

Конвектор типа «Аккорд» изготовляется различной длины и устанавливается в один и два ряда по высоте.

В конвекторе с кожухом увеличивается подвижность воздуха, способствующая увеличению теплопередачи прибора. Теплопередача конвекторов увеличивается в зависимости от высоты кожуха.

Конвекторы с кожухом применяют в основном для отопления помещений общественных зданий.

Низкий конвектор с кожухом типа «Комфорт» состоит из стального нагревательного элемента, разборного кожуха из стальных панелей, воздуховыпускной решетки и клапана для воздушного регулирования. В нагревательном элементе прямоугольные ребра насажены на две трубы d y =15 или 20 мм с шагом от 5 до 10 мм. Общая масса металла нагревателя 5,5-7 кг/м 2 энп.

Конвектор имеет глубину 60-160 мм, устанавливается на полу или на стене и может быть по движению теплоносителя проходным (для соединения по горизонтали с другим конвектором) и концевым (с калачом).

Наличие клапана для воздушного регулирования позволяет соединять конвекторы последовательно по теплоносителю без установки арматуры для регулирования его количества. Конвекторы могут быть также с искусственной конвекцией при установке в кожухе вентилятора специальной конструкции.

6. Ребристые трубы изготовляют из серого чугуна и применяют при рабочем давлении до 0,6 МПа (6 кгс/см 2). Наибольшее распространение имеют фланцевые чугунные трубы, на наружной поверхности которых размещаются тонкие прилитые круглые ребра.

Внешняя поверхность ребристой трубы из-за высокого коэффициента оребрения во много раз больше, чем поверхность гладкой трубы такого же диаметра (внутренний диаметр ребристой трубы 70 мм) и длины. Компактность прибора, пониженная температура поверхности ребер при использовании высокотемпературного теплоносителя, сравнительная простота изготовления и невысокая стоимость обусловливают применение этого малоэффективного в теплотехническом отношении прибора: k пр =4,7-5,8 Вт/(м 2 К) ; f э /f ф =0,55-0,69. К его недостаткам также нужно отнести неудовлетворительный внешний вид, малую механическую прочность ребер и трудность очистки от пыли. Ребристые трубы имеют также весьма низкий показатель теплового напряжения металла: М=0,25 Вт/(кг К) .

Применяют их в производственных помещениях, в которых нет значительного выделения пыли, и во вспомогательных помещениях с временным пребыванием людей.

В настоящее время выпускаются круглые ребристые трубы по ограниченному сортаменту длиной от 0,75 до 2 м для горизонтальной установки. Разрабатываются сталечугунные ребристые трубы, к которым относится ребристая труба типа PK с прямоугольными ребрами 70 X 130 мм. Эта труба отличается простотой изготовления и относительно небольшой массой. Основанием служит стальная труба d у =20 мм, залитая в чугунное оребрение толщиной 3-4 мм. Поверх ребер приливают две продольные пластины для защиты основного оребрения от механического повреждения. Прибор рассчитан на рабочее давление до 1 МПа (10 кгс/см 2).

Схема конвектора с кожухом

1 - нагревательный элемент, 2 - кожух, 3 - воздушный клапан.

Для сравнительной теплотехнической характеристики основных отопительных приборов в таблице приведена теплопередача приборов длиной 1 м.

Теплопередача отопительных приборов длиной 1 м при Δt ср =64,5° и расходе воды 300 кг/ч.

Отопительные приборы	Глубина прибора, мм	Теплопередача
		Вт/м	ккал/(ч м)
Радиаторы:
- типа М-140-АО	140	1942	1670
- типа С-90	90	1448	1245
Панели стальные типа МЗ-500:
- одиночная	18	864	743
- спаренная	78	1465	1260
Конвекторы типа 20 КП:
- однорядный	70	331	285
- трехрядный	70	900	774
Конвекторы:
- типа «Комфорт» Н-9	123	1087	935
- типа «Комфорт-20»	160	1467	1262
Ребристая труба	175	865	744

Как видно из таблицы, высокой теплопередачей на 1 м длины отличаются более глубокие отопительные приборы; наибольшую теплопередачу имеет чугунный радиатор, наименьшую - плинтусный конвектор.

7. Гладкотрубные приборы выполняют из стальных труб в форме змеевиков (трубы соединены по движению теплоносителя последовательно, что увеличивает его скорость и гидравлическое сопротивление прибора) и колонок или регистров (параллельное соединение труб с пониженным гидравлическим сопротивлением прибора).

Приборы сваривают из труб d y =32-100 мм, расположенных на расстоянии одна от другой не менее выбираемого диаметра труб для уменьшения взаимного облучения и соответственно увеличения теплопередачи в помещение. Гладкотрубные приборы применяют при рабочем давлении до 1 МПа (10 кгс/см 2). Они обладают высокими теплотехническими показателями: k пр =10,5-14 Вт/(м 2 К) и f э /f ф ≤1,8, причем наибольшие значения относятся к гладким стальным трубам диаметром 32 мм.

Показатели отопительных приборов различных видов

ительные	давление	Требования, предъявляемые к приборам
		Технические				архитектурно Строительные		санитарно- гигиенические		производ Монтажные
											трудовые
Радиаторы:
Ические и	2-4		>1	-	++	+	-	+	++	-	-
- чугунные	6		До 1,35	-	-	-	+	-	-	-	-
Панели:
- стальные	6		До 1,7	++	+	+	-	-	++	++	+
- бетон-ные	10		~ 1	+	++	+	±	++	+	-	±
- без кожуха
- с кожухом	10		<1	±	+	±	±	+	-	++	+
	6			+	-	-	++	+	-	-	-
	10		До 1,8	-	-	-	-	-	++	-	-
	8		>1	-	+	-	++	+	-	+	-

Примечание: Знаком + отмечено выполнение, знаком - невыполнение требований, предъявляемых к приборам; знаком ++ отмечены показатели, определяющие основное преимущество данного вида отопительного прибора.

Гладкотрубные приборы отвечают санитарно-гигиеническим требованиям - их пылесобирающая поверхность невелика и легко очищается.

К недостаткам гладкотрубных приборов относятся их громоздкость, обусловленная ограниченностью площади внешней поверхности, неудобство размещения под окнами, увеличение расхода стали в системе отопления. Учитывая указанные недостатки и неблагоприятный внешний вид, эти приборы применяют в производственных помещениях, в которых происходит значительное выделение пыли, а также в тех случаях, когда не могут быть использованы приборы других видов. В производственных помещениях их часто используют для обогревания световых фонарей.

8. Калориферы - компактные нагревательные приборы значительной площади (от 10 до 70 м2) внешней поверхности, образованной несколькими рядами оребренных труб; применяют их для воздушного отопления помещений в местных и центральных системах. Непосредственно в помещениях калориферы используют в составе воздушно-отопительных агрегатов различных типов или для рециркуляционных воздухонагревателей. Калориферы рассчитаны на рабочее давление теплоносителя до 0,8 МПа (8 кгс/см 2); их коэффициент теплопередачи зависит от скорости движения воды и воздуха, поэтому может изменяться в широких пределах от 9 до 35 и более Вт/(м 2 К) [от 8 до 30 и более ккал/(ч м 2 ˚C)].

В таблице приведены показатели отопительных приборов различных видов; условно отмечено выполнение или невыполнение требований, предъявляемых к приборам.

В состав системы отопления входит несколько ключевых компонентов: котлы, радиаторы, трубы, устройства контроля и безопасности. В совокупности они должны составить эффективную систему передачи тепла от нагретого теплоносителя воздуху в помещении. Эту функцию выполняют отопительные приборы систем отопления: газовые, электрические. В чем их особенность и как правильно выбрать оптимальную модель для конкретного теплоснабжения?

Назначение приборов отопления

В подавляющем большинстве случаев нагрев воздуха в помещениях дома происходит за счет передачи тепла от поверхности нагревательных элементов – радиаторов, батарей. Они могут отличаться конструктивно, иметь различный дизайн и способ поднятия температуры на поверхности. Так, стальные приборы отопления Kermi предназначены для комплектации водяной системы.

Однако несмотря на все многообразие типов можно выделить несколько ключевых особенностей этих элементов теплоснабжения. Все виды нагревательных приборов системы отопления можно классифицировать по следующим признакам:

• Используемый теплоноситель – горячая вода, электрический или газовый нагревательный элемент;
• Материал изготовления : сталь, чугун, алюминий или биметаллическая конструкция;
• Эксплуатационные качества : номинальная мощность, размеры, способ монтажа и возможность регулировки интенсивности нагрева.

Выбор определенного типа напрямую зависит от конкретной схемы теплоснабжения. Биметаллические приборы отопления устанавливаются для водяной системы. В редких случаях – при использовании в качестве теплоносителя горячего пара. Неправильный выбор может заметно снизить эффективность работы отопления. Поэтому нужно рассмотреть особенности конструкции и технические качества, которыми обладают приборы для отопления помещений.

Независимо от вида радиатора или любого другого нагревательного отопительного прибора он должен гармонично сочетаться с общим интерьером помещения. Важно обращать внимание на дизайн конструкции.

Виды устройств для водяного отопления

Наибольший ассортимент имеют отопительные приборы систем водяного отопления. Это объясняется высокой эффективностью работы подобных схем теплоснабжения, а также оптимальными затратами на обслуживание.

Все приборы отопления для дома этого типа имеют схожую конструкцию. Внутри располагаются каналы, по которым протекает теплоноситель. Тепло от него передается на поверхность радиатора (батареи) и затем с помощью естественной конвекции воздуху в помещении.

Главным отличием, которым характеризуются конвекторные приборы отопления, является материал изготовления. Именно он во многом определяет конструкцию нагревательного элемента. В настоящее время есть 4 вида радиаторов:

• Чугунные;
• Алюминиевые и биметаллические;
• Стальные.

Каждый из них имеет ряд функциональных и эксплуатационных особенностей. Они выбираются в зависимости от расчетных показателей – каждый тип отопительного прибора систем водяного отопления должен соответствовать характеристикам теплоснабжения.

Немаловажным фактором является вид используемого теплоносителя. Для многих биметаллических приборов отопления запрещено применение антифризов.

Чугунные батареи

Это одни из первых нагревательных компонентов, которые использовались в системах отопления. Выбор материала изготовления обусловлен относительной дешевизной, а главное – большой теплоемкостью чугуна.

Данный вид нагревательного прибора для системы отопления в настоящее время не особо популярен. Причиной этому является самый низкий коэффициент теплопроводности. Однако для создания классического интерьера в комнате нередко используются дизайнерские чугунные радиаторы.

Также следует учитывать, что рассматривать их в качестве конвекторных приборов отопления будет нецелесообразно. В конструкции не предусмотрены дополнительные пластины, способствующие лучшей циркуляции воздушных масс. Помимо это важно знать такие особенности эксплуатации чугунных радиаторов:

• Большой объем теплоносителя. В среднем этот показатель составляет 1,4 л. Это способствует быстрому остыванию горячей воды, но эффективно для небольшой отопительной системы;
• Чугунные приборы для отопления комнат трудно ремонтировать и разбирать в домашних условиях;
• Большая инертность нагрева. Повышение температуры на поверхности происходит намного медленнее, чем у электрических приборов отопления.

Несмотря на это во многих домах старого типа этот вид радиаторов до сих пор установлен. Замена выполняется только самими жильцами за свой счет.

Чугунные радиаторы необходимо прочищать от скопившейся грязи и известкового налета минимум 1 раз в 3 года.

Стальные и биметаллические отопительные приборы

На смену чугунным конструкциям пришли современные стальные и биметаллические отопительные приборы. Их основным отличием от вышерассмотренных моделей является относительно небольшой канал для теплоносителя.

Однако это никак не сказывается на уменьшении теплоотдачи. Благодаря применяемым современным материалам с высоким коэффициентом теплопередачи, при установке отопительных приборов Kermi значительно снижается инертность всей системы. Кроме этого фактора следует учитывать и другие особенности эксплуатации стальных и биметаллических радиаторов для водяного теплоснабжения:

• Наличие конвекционных панелей для улучшения циркуляции воздуха по поверхности радиатора;
• Возможность установки приборов регулировки и учета тепла;
• Доступная стоимость и простой монтаж, который можно сделать самостоятельно.

Однако при этих положительных качествах нужно знать специфику эксплуатации конкретной модели стального или биметаллического радиатора. Прежде всего – это требования к составу теплоносителя.

При выборе батареи следует уточнить – является она разборной или нет. Это поможет самостоятельно регулировать количество секций в конкретном приборе отопления.

Приборы электрического отопления

Если установка полноценного водяного теплоснабжения нецелесообразна или невозможна – монтируют электронагревательные приборы для отопления. Они отличаются от традиционных автономностью работы и компактностью. Кроме этого есть несколько типов электроприборов, у которых различный принцип генерирования тепла. Главным недостатком электрического отопления являются высокие расходы на энергоноситель. Для минимизации этого необходимы современные приборы учета на отопление – многотарифные электросчетчики. Вечером и ночью действуют льготные тарифы на потребление электроэнергии.

Электропроводка в доме должна быть адаптирована к максимальным нагрузкам от электронагревательных приборов для отопления.

Нагревательные конвекторы

Если в доме или квартире нет автономного (централизованного) отопления чаще всего устанавливают электрические нагревательные приборы. Внешне они схожи со стандартными радиаторами, но имеют существенные различия в конструкции.

Практически все электрические приборы отопления используются в качестве нагревательного элемента ТЭНы. Внутри располагается элемент с высоким показателем электрического сопротивления. При прохождении через него тока происходит преобразование электрической энергии в тепловую. Для большей эффективности ТЭНы соединяются с теплообменными пластинами из стали или алюминиевого сплава.

Существует несколько типов электрических приборов отопления для дома:

• Конвекционные . Конструкция рассчитана на относительно быстрый нагрев воздуха в комнате за счет движения потоков через специальные щели, расположенные вверху и внизу конструкции;
• Масляные . Для увеличения площади горячей поверхности вовнутрь радиатора заполняется жидкостью с высоким показателем энергоемкости. Повышение температуры происходит намного медленнее, чем у вышеописанных. Однако даже после выключения электронагревательного отопительного прибора его поверхность некоторое время остается горячей.

Практически во всех моделях установлены современные системы управления. Обязательным элементом является электронный термостат, который имеет датчик температуры для автоматической регулировки нагрева конвектора. Так же не осталась без внимания безопасность эксплуатации. При опрокидывании прибора активируется автоматический выключатель. Есть специальные модели нагревательных радиаторов, предназначенные для работы во влажных помещениях – ванных комнатах, кухнях. Они имеют влагостойкий корпус.

Однако для теплоснабжения большого дома электрические конвекторные радиаторы отопления устанавливать нецелесообразно из-за больших расходов электроэнергии. В этом случае лучше всего монтировать более ПЛЭН или ИК обогреватели.

Если суммарная мощность электрических конвекторов будет превышать 9 кВт – потребуется подключение трехфазной электросети с напряжением 380 В.

Инфракрасное отопление дома

Для повышения эффективности поддержания комфортной температуры в помещении устанавливают электрические отопительные приборы, излучающие тепловые волны в ИК диапазоне. Их принцип работы заключается не в нагреве воздуха, а поверхности предметов, попавших в зону действия.

Несомненным плюсом такой методики является уменьшение затрат на электроснабжение. Это объясняется тем, что потребление ИК обогревателей на 20-30% меньше, чем у аналогичных моделей с ТЭНами.

В настоящее время существует 2 типа нагревательных приборов отопительной системы, работающие в ИК диапазоне:

• Пленочные обогреватели . На поверхности полимерной пленки нанесены резисторные проводники, которые излучают инфракрасные волны при прохождении по ним электрического тока. Могут монтироваться как в качестве теплого пола, так и на потолок комнаты – ПЛЭН;
• Карбоновые обогреватели . В специальной герметичной стеклянной колбе помещена карбоновая спираль. При включении устройства она генерирует ИК волны, которые нагревают предметы. Для эффективности подобные устройства снабжены отражателем из нержавеющего металла или алюминия.

Примечательно, что последний вид приборов для отопления комнат может быть установлен в любом месте помещения. Нередко их используют для поддержания нормальной температуры вне дома в определенной зоне.

Однако для данных ИК приборов отопления частного дома есть ряд ограничений по применению. Прежде всего – нельзя закрывать поверхность пленки. Это может привести к перегреву и выходу из строя.

Газовый нагрев воздуха в комнате

Анализируя эффективность работы вышеописанных приборов остается актуальным вопрос о снижении затрат на теплоснабжение. Поэтому в качестве их альтернативы рекомендуется рассмотреть газовые приборы отопления. К ним относят не только традиционные котлы, но и другие, не менее продуктивные конструкции.

Самым простым типов этого вида нагревателей считается газовый конвектор. Он может быть подсоединен как к магистральному газу, так и к баллону со сжиженным. Горелка располагается в корпусе, который не контактирует с воздухом в комнате. Подача кислорода для поддержания процесса горения происходит через двухканальную трубу. Через нее же удаляется угарный газ.

Если же необходима мобильная модель радиатора – особый интерес представляют католические газовые приборы отопления. У них несколько иной принцип работы. Газ поступает из матрицы небольших форсунок на керамическую поверхность где и воспламеняется. В результате происходит каталитическая реакция, которая и является главным источником тепла.

Что нужно учитывать при выборе газового нагревателя?

• Обязательно соблюдение правил безопасности. Прежде чем выполнить подключение устройства к газовой магистрали необходимо ознакомиться с инструкцией по эксплуатации;
• Организация отвода угарных газов. Самое распространенное следствие неисправной работы обогревателя – превышение уровня СО2 в помещении;
• Периодическая очистка форсунок от скопившейся сажи.

Нужно помнить, что все приборы отопления должны быть адаптированы к конкретным условиям эксплуатации. В первую очередь это относится к правилам техники безопасности и соблюдению режима работы.

В видеоматериале можно посмотреть пример изготовления ИК обогревателя своими руками:

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.