Что представляет собой отопительный прибор

Отопительный прибор – элемент отопительной системы, предназначенный для передачи тепловой энергии от её источника/носителя отапливаемому помещению. Ниже рассматриваются основные особенности отопительных приборов только самой распространённой системы отопления – водяной, причём – самые «ходовые» их типы.

Во всех случаях передача тепла (теплоперенос) может осуществляется двумя способами:

• излучением, за счёт нагрева «холодных» предметов лучистой энергией более нагретого тела, свободно передаваемой через прозрачную среду – воздух. Основными параметрами этого способа теплопереноса является температура и степень черноты источника излучения и её приемника;
• конвекцией, за счёт перемешивания потоков воздуха разных температур/плотностей. Основные параметры этого способа переноса – разность температур горячей поверхности (прибора) и окружающего воздуха, а также скорость воздуха-интенсивность перемешивания.

Применительно к водяным отопительным приборам важное значение имеет и перенос тепла в твёрдых телах (в данном случае, в стенке прибора, от его внутренней горячей поверхности к наружной, более холодной) вследствие теплового движения молекул, атомов и свободных электронов в толще материала. Интенсивность этого теплопереноса – «теплопроводности» определяется величиной коэффициента теплопроводности. Чем выше последний и чем тоньше стенка прибора, тем лучше этот вид теплопереноса и тем выше температура наружной поверхности прибора при одинаковой температуре воды. Для примера приведём значения коэффициентов теплопроводности, Вт/м х °К, для распространённых материалов корпусов водяных отопительных приборов: — сталь углеродистая (52), чугун (56), алюминий (230) и медь (380). Отметим, что эти данные позволяют провести лишь сугубо «качественное» сопоставление конструкционных материалов — вклад теплопереноса за счёт теплопроводности в суммарную теплопередачу прибора относительно невелик.

Исходя из основополагающих различий способов передачи тепла отопительные приборы разделяются на:

• радиаторы, работающие по радиационно-конвективному принципу, основную долю тепла передавая излучением. Самый известный и наиболее старый вид таких приборов – чугунный секционный радиатор (народное название – «батарея отопления»), передающий конвекцией всего около 20% тепла. Основные достоинства чугуна, как материала отопительного прибора – его устойчивость к коррозии при контакте с водой, высокая прочность и, при большой массе нагретого металла (заведомо большей толщине стенки, чем в случае стального радиатора), высокая тепловая инерционность, способность длительно сохранять полученное тепло. Срок службы чугунных радиаторов максимален – до 30… 40 лет. Стальные радиаторы бывают панельные и трубчатые. Панельные имеют тонкую стенку (не более 2мм), поэтому стальной радиатор нагревается быстрее и сильнее, чем чугунный. Но он выдерживает давление не более 9 бар и поэтому не может массово подключаться к центральной отопительной системе с её значительными опрессовочными «перегрузками». Трубчатый стальной нагреватель существенных недостатков, кроме высокой стоимости, не имеет. В то же время трубчатая конструкция, изготавливаемая в настоящее время из оцинкованного сталепроката, не корродирует и выдерживает давление 12 бар, следовательно может устанавливаться в «многоэтажках».
• конвекторы – отопительные приборы конвективного типа (в них передаётся конвекцией большая часть, не менее 75%, тепла) состоят из двух основный элементов – «ребристого» (с развитой наружной поверхностью) нагревателя и кожуха. В качестве материала нагревателя обычно выбирают самые теплопроводные (см. выше) материалы – медь и алюминий. Весь процесс нагрева воздуха происходит внутри металлического тонколистового кожуха (короба), открытого максимально снизу и частично, в виде щелей, в его лицевой боковой поверхности. Боковая поверхность экранирует нагреватель от отапливаемого помещения, но зато воздух, проходящий внутри кожуха, нагревается значительно сильнее и, из-за его большей подъёмной силы на выходе из кожуха имеет повышенную скорость, что обеспечивает достаточно большую дальнобойность потока нагретого воздуха. Поэтому конвектор справляется вполне удовлетворительно с ролью тепловой завесы выше расположенного оконного проёма. При этом температура наружной поверхности кожуха конвектора обычно не превышает 40°С, что делает его незаменимым, в качестве отопительного прибора, для детских и лечебных учреждений. Говоря о положительной роли экрана конвектора, следует отметить крайне негативные последствия попыток улучшения дизайна жилых помещений с радиаторным отоплением всевозможными декоративными решётками/панелями, закрывающими «старомодные» чугунные радиаторы. Эти декоративные ухищрения, «экранируя» радиатор, просто-напросто существенно уменьшают его радиационный теплоперенос и, в итоге, отопительную мощность данного вида отопительного прибора. Особенно востребованы конвекторы в помещениях с большими окнами-витринами — в бассейнах, автосалонах, элитных коттеджах. Встраиваемые непосредственно под стеклянным оформлением и, зачастую, в пол, конвекторы создают стену воздушного теплового потока вдоль остекления, защищая его от конденсатообразования. Конвекторы быстро прогревают помещение, равномерно распределяя тёплый воздух по всему его объёму, имеют малый вес ( их можно устанавливать на лёгкие межкомнатные перегородки ). Рабочие параметры конвекторов (на примере внутрипольных):

• рабочее давление – до 1,5 Мпа;
• давление опрессовки – до 2,25 Мпа;
• температуры теплоносителя – до 130°С.

К недостаткам конвекторов водяного отопления можно отнести:

• низкую эффективность отопления высоких помещений (например, двухсветных залов коттеджей), из-за выраженной для них температурной стратификации (расслоения по высоте), усугубляемой «направленным» самим конвектором движением горячего воздуха вверх;
• плохую совместимость, в качестве отопительных приборов для зон «повышенного комфорта», с центральной системой теплоснабжения, зависящей от теплового режима работы теплотрасс.

Монтажное подразделение компании «ТГВ» имеет многолетний, более 15 лет, опыт проектирования, монтажа и обслуживания тепловых установок бытового и промышленного назначения и располагает квалифицированным персоналом, способным качественно произвести монтаж системы водяного отопления любой сложности. Они помогут подобрать оптимальные составляющие: например, бойлеры tml, распределительные коллекторы, емкости и прочие элементы системы отопления

Бытовой монтаж

Промышленный монтаж

Коллектор системы отопления

Коллекторная система отопления– это гребенка, от которой идут выводы для подсоединения приборов отопления. Количество таких выводов может быть совсем разным. Если необходимо, узел можно дополнить отводами. На коллектор можно также поставить клапаны для слива и выпуска воды и воздуха, счетчики тепла.

На выводы можно ставить также регулировочные или отсекающие краны, благодаря чему можно будет регулировать или отключать поток носителя тепла. Прибор ставится в отопительную систему как коллекторный блок, куда входит подающая и обратная гребенка. Они оснащены выпускными вентилями и кранами.

Гребенка для отопления

Гребенка для отопления функционирует просто. Носитель тепла, который разогрет котлом до необходимой температуры, идет в подающую гребенку. Далее он распределяется между приборами отопления. К каждому прибору ведет отдельный трубопровод, по которому и идет носитель тепла.

В радиаторе жидкость, которая уже отдала часть тепла, частично охлаждается, по другой трубе идет в обратную гребенку и оттуда – в котел. Благодаря такому распределению радиаторы разогреваются равномерно, так как к каждому подходит отдельная подающая труба.

В многоэтажном здании коллектор для отопления устанавливается на каждом этаже, благодаря чему можно получить отдельные поэтажные контуры отопления с автономным регулированием.

Если нужно, можно отключить отопление всего этажа или же только несколько приборов, поэтому обслуживать и ремонтировать узел смешения отопления намного проще. На работу всей системы отопления такое распределение никак не повлияет. Применение коллекторной системы увеличивает эффективность работы отопительного оборудования, так как на его выводы можно поставить приборы, которые регулируют температуру и напор носителя тепла, расходомер.

Недостатки коллекторной системы

Заметим, что у коллекторной разводки есть один существенный недостаток – это высокая цена. Этот вариант является одним из самых дорогих. Среди других недостатков – то, что гребенка для отопления не будет функционировать без циркуляционного насоса. Вам будет нужно большое количество труб, так как от коллектора идут отдельные трубы к каждому прибору отопления.

Сборка коллекторной системы и монтаж коллектора отопления – это достаточно трудоемкий процесс, если сравнивать ее с установкой других типов систем, поэтому здесь вас ждут и дополнительные расходы.

Коллекторная система является одной из самых надежных и эффективных систем отопления. Несмотря на высокую стоимость и некоторые недостатки, такая система является достаточно распространенным вариантом. Поэтому, если бюджет строительства в некоторой степени ограничен, то лучше отдать предпочтение надежной системе отопления, чем дорогостоящей отделке.

Разводка системы отопления

Все отопительные приборы соединяются с общей системой дома по определенной схеме. От того, как разводка выполнена, зависит очень многое. Ранее мы определили, что самые надежные и долговечные системы, это системы, которые:

1. Закрытого типа, т.е. находятся под давлениям и включают в себя расширительный мембранный бак и предохранительный клапан.
2. Системы с принудительной циркуляцией, которые включают в себя насос.

Далее, мы рассмотрим способы разводок труб по помещению, которое необходимо отопить. Способы разводок системы имеют следующую:aклассификацию:

По геометрическому расположению стояков:

• Вертикальные
• Горизонтальные

По конфигурации стояков и способу соединения отопительных приборов:

• Однотрубные
• Двухтрубные

По способу подключения к отопительным приборам:

• С верхней разводкой
• С нижней разводкой

Вертикальные однотрубные системы водяного отопления

Разводка трубопровода может быть вертикальной или горизонтальной. При вертикальной разводке основная труба (подающая магистраль) проходит по чердаку или под потолком верхнего этажа, а теплоноситель поступает в нагревательные приборы последовательно по вертикальным стоякам меньшего диаметра.

Несколько охлажденная вода из приборов переходит по тому же стояку в приборы нижележащих этажей. Таким образом, вода последовательно проходит через все приборы, расположенные на стояке. Пройдя все приборы на стояках, охлажденная вода собирается в обратную магистраль, из которой насосом подается в котел. В проточных однотрубных системах в помещениях с одинаковыми теплопотерями приборы нижних этажей должны иметь большую поверхность нагрева, чем приборы верхних этажей.

Основное преимущество такой схемы — небольшой расход труб.

Недостатки такой системы, это и невозможность отключения отдельных нагревательных приборов (в проточной схеме без байпасов), и невозможность регулировки, и перерасход нагревательных приборов. Вертикальное расположение труб портит общий вид помещения.

Подобные системы применяются, в многоэтажных городских домах, в которых все помещения одинаковые и батареи расположены по этажам друг под другом.

Вертикальные двухтрубные системы водяного отопления

Двухтрубная система отопления отличается более сложной архитектурой, а ее монтаж требует большого количества материалов. И, тем не менее, данная система является более востребованной, чем простая однотрубная система отопления. Двухтрубная система отопления являет собой два замкнутых контура, один из которых служит для подачи нагретого теплоносителя к радиаторам, а второй – для оттока уже отработанной (остывшей) жидкости. Двухконтурная система отопления имеет весомое преимущество перед однотрубной, в которой нагретый теплоноситель теряет часть тепла еще до того, как достигнет радиаторов.

В двухтрубных вертикальных системах с верхней разводкой каждый нагревательный прибор обслуживается подающим и обратным трубопроводами. Если не учитывать охлаждение воды в трубах, то можно считать, что во все нагревательные приборы вода поступает с одинаковой температурой в отличии от однотрубной системы.

В двухтрубных вертикальных системах отопления с нижней разводкой подающую и обратную магистрали прокладывают в подвальной части здания или в специальных каналах, сделанных в полу первого этажа. В этих системах теплоноситель поступает в нагревательные приборы не сверху вниз, как в системах с верхней разводкой подающей магистрали, а снизу вверх. В остальном система работает по тому же принципу, что и при верхней разводке подающей магистрали. На подающих и обратных стояках в местах присоединения их к магистральным линиям устанавливают краны для отключения стояков на случай ремонта.

Двухтрубные системы отопления с нижней разводкой в сравнении с системами с верхней разводкой имеют следующие преимущества: сокращается количество трубопроводов, проходящих в неотапливаемых помещениях, следовательно, уменьшаются непроизводительные потери тепла; в процессе обслуживания системы отключение отдельных стояков на случай аварии более удобно, так как краны на подающем и обратном стояках расположены в одном месте.

Горизонтальная однотрубная система отопления

Горизонтальные системы отопления отличаются от вертикальных, тем что в них полностью или частично отсутствуют вертикальные стояки и отопительные приборы соединяются последовательно на одном этаже. В системах с горизонтальной разводкой труб чаще всего применяются металлополимерные (металлопластиковые или армированные полипропиленовые) трубы, позволяющие скрытую прокладку в конструкциях стен или полов. Балансировка двухтрубных систем производится установкой на радиаторы терморегуляторов. основная труба идет сквозь все этажи, и на каждый этаж через все комнаты отдельных квартир от нее идут горизонтальные трубы. При горизонтальной разводке основную трубу необходимо утеплять, например, организовав для нее специальную шахту.

Как и в вертикальных системах отопления, горизонтальная имеет схожие преимущества и недостатки. К преимуществам однотрубной схемы подключения можно отнести:

• большую экономию на соединительных трубах;
• из-за работы вентилей регулирования, количество оборачиваемой воды остается на постоянном уровне;
• такой способ монтирования — самый простой и дешевый из всех видов отопительных систем

Основным недостатком такого способа соединения труб для отопления жилых домов является довольно затруднительный процесс регулирования мощности нагрева отдельных радиаторов.

В таких системах, по сравнению с двухтрубной схемой, существует более высокий уровень давления, создаваемый циркуляционным насосом, необходимым для работы однотрубной системы отопления.

Горизонтальная двухтрубная система отопления

От главного стояка магистральные подающий и обратный трубопроводы прокладываются по периметру каждого этажа. Краны для выпуска воздуха устанавливаются на всех нагревательных приборах.

Такая схема имеет преимущества, аналогичные двухтрубной вертикальной системе, плюс стояки отсутствуют на всех этажах (кроме главного стояка). Здесь возможно поэтажное отключение системы отопления и применение радиаторов с нижним подключением, что, наряду с прокладкой магистральных трубопроводов в конструкции пола или в плинтусе, позволяет максимально уменьшить количество открытых труб и улучшить эстетику интерьера помещений. Здесь без проблем используются квартирные теплосчётчики.

Есть у такой системы и недостатки.

Во-первых, это необходимость применения компенсаторов при длинных ветках. А во-вторых, происходит усложнение эксплуатации ввиду наличия воздушных кранов на каждом нагревательном приборе.

Коллекторная система отопления

Коллекторные схемы отопления чаще всего выполняются для двух- и однотрубных горизонтальных разводок и на сегодняшний день практически вытеснили обычные горизонтальные разводки.

На главном стояке каждого этажа располагаются коллекторы, подающий и обратный. От коллекторов подающие и обратные трубопроводы подводятся под полом или в стене к каждому радиатору на этаже. Нужно стремиться к тому, чтобы каждое из колец было примерно одинаковой длины. Если это не так, то каждое из тепловых колец может быть снабжено собственным циркуляционным насосом и собственной автоматической регулировкой температуры теплоносителя, причем регулировка температуры на каком-либо тепловом кольце почти никак не отразится на других тепловых контурах. В связи с тем, что трубы отопления находятся в стяжке пола, необходимо на каждом радиаторе установить воздушные краны или автоматический воздухоотводчик размещают на коллекторе либо воздухоотводчики устанавливают и на радиаторах, и на коллекторе.

Основными преимуществами, которыми обладает коллекторная схема, считаются удобство эксплуатации и управления системами такого типа. Применение коллектора приводит к тому, что можно централизованно и независимо от других контурных систем управлять каждым элементом отдельного контура.

Из одной точки дома Вы изменяете температуру или полностью отключаете прибор или группу приборов отопления в одной комнате по собственному желанию. Но температура в других помещениях дома не изменяется. Так как каждый контур, идущий от коллектора, питает только один или несколько радиаторов в доме, диаметр трубы контура может быть небольшим. Подводку труб укладывают по прямой линии в стяжку между отопительным прибором и коллектором.

Отопительные приборы

Отопительный прибор — устройство, предназначенное для передачи тепла от теплоносителя к воздуху и ограждающим конструкциям отапливаемого помещения. По внешнему виду отопительные приборы подразделяются на:

• Радиатор — конвективно-радиационный отопительный прибор, состоящий либо из отдельных колончатых элементов — секций с каналами круглой или эллипсообразной формы, либо из плоских блоков с каналами колончатой или змеевиковой формы.
• Конвектор — прибор конвективного типа, состоящий из двух элементов — ребристого нагревателя и кожуха. Кожух декорирует нагреватель и способствует повышению скорости естественной конвекции воздуха у внешней поверхности нагревателя К конвекторам относятся также плинтусные отопительные приборы без кожуха.
• Гладкотрубный прибор — прибор, состоящий из нескольких соединенных вместе стальных труб, образующих каналы колончатой (регистр) или змеевиковой (змеевик) формы для теплоносителя.
• Теплый водяной пол — система отопления, обеспечивающая нагрев воздуха в помещении снизу, где отопительным прибором выступает тёплый пол.
• Водяные воздухонагреватели (калориферы) — система отопления, обеспечивающая нагрев воздуха в помещении сверху, где отопительным прибором выступает вентилятор большой производительности с водяным теплообменником.

Радиаторы

По используемому материалу различают отопительные радиаторы изготовленные из: чугуна, стали, алюминия, биметаллические

Чугунные радиаторы предназначены для систем центрального отопления жилых, общественных и производственных зданий с большим числом этажей. Они отличаются значительной тепловой мощностью на единицу длины прибора и, соответственно, компактностью. Чугунные радиаторы также маловосприимчивы к плохому качеству теплоносителя и стойки к коррозии. Теплоотдача чугунных радиаторов колеблется от 100 до 200 Вт с одной секции и зависит от типоразмера секции.

Чугунные радиаторы прочны и достаточно долговечны. Их большая масса, с одной стороны, обеспечивает им высокую теплоёмкость и, соответственно, тепловую инерционность, позволяя сглаживать резкие изменения температуры в помещении; однако она же является и недостатком, создавая трудности при монтаже или обслуживании. Чугунным радиаторам требуется периодическая покраска; кроме того, стенки внутренних каналов шершавые и пористые, что со временем приводит к образованию налёта и падению теплоотдачи.

Преимущества чугунных радиаторов

• Механическая прочность;
• Стойкость к коррозии;
• Невосприимчивость к плохому качеству теплоносителя

Недостатки чугунных радиаторов

• Большая металлоёмкость;
• Высокая тепловая инерция;
• Трудность очистки от пыли;
• Трудоёмкость монтажа и перевозки;
• Нуждаются в покраске

Стальные панельные радиаторы. Конструкция такого типа радиаторов состоит из двух стальных пластин сваренных между собой, образующих между собой полость для теплоносителя. При выборе панельных радиаторов расчет теплоотдачи производится не количеством секций, а площадью радиатора.

Преимуществами стальных панельных радиаторов является их довольно высокая теплоотдача, множество типоразмеров, дающее возможность оптимально подобрать необходимое количество излучаемого тепла. Относительно низкая цена и хороший дизайн данного типа радиаторов делает их довольно популярными среди потребителей. Особенно хорошо панельные радиаторы подходят для использования в автономных системах отопления.

Однако стальные панельные радиаторы обладают и своими недостатками. Одним из недостатков является низкое рабочее давление, а также чувствительность к гидроударам, в результате которых панельный радиатор может вздуться или даже разорваться. Так же причиной выхода их из строя может служить слив воды из системы отопления на длительное время. Эти недостатки делают практически невозможным использование стальных панельных радиаторов в централизованных системах отопления.

Преимущества стальных панельных радиаторов

• Отличается от чугунных меньшей массой;
• Увеличенной излучающей способностью;
• Облегчённый монтаж;
• Эстетичный вид;
• Легче отчищаются от пыли

Недостатки стальных панельных радиаторов

• Невысокое допустимое давление;
• Коррозия при использовании обычной стали.

Стальные трубчатые радиаторы, представляют собой сварную трубчатую конструкцию и являются наиболее дорогостоящими. В отличие от чугунных обладают большим выбором дизайнерских решений. Рабочее давление их так же составляет около 10 бар, что делает использование их в системах централизованного отопления вполне приемлемым. Обычно внутренняя поверхность таких радиаторов покрыта антикоррозионным слоем, однако толщина стенок (1,2 — 1,5 мм) довольно мала для долговечного использования.

Конструкция такого типа радиаторов представлена в виде секций, однако является не разборной и предусматривает определенное число секций в радиаторе. Как правило, это 2, 6, 8, 12 секций, некоторые фирмы так же имеют 14 и 16 секций. В среднем теплоотдача одной секции от 80 до 120 Вт.

Преимущества стальных трубчатых радиаторов

• Механическая прочность;
• Эстетичный вид;
• Высокий коэффициент теплопередачи;
• Используется как элемент дизайна помещения.

Недостатки стальных трубчатых радиаторов

• Очень высокая цена

Алюминиевые радиаторы обладают высокой теплоотдачей, порядка 100-200 Вт с одной секции. За счет выполнения их с помощью литья, имеют эстетичный вид и множество дизайнерских исполнений. Ввиду малого количества теплоносителя внутри алюминиевого радиатора и большой теплопроводности, такой тип хорошо подходит при необходимости регулировки тепла в помещении.

Рабочее давление таких радиаторов колеблется в пределах 6 — 16 бар. Однако использовать их в системах централизованного отопления не рекомендуется, так как их могут разрушить резкие перепады давления (гидравлические удары), которые в централизованных системах отопления довольно часто возникают. Так же следует отметить их малый вес и легкость в установке.

Основным недостатком алюминиевых радиаторов является чувствительность их к химическому составу теплоносителя, и не переносят повышенной кислотности теплоносителя. Так же, в такого вида радиаторах присутствует такой неприятный эффект как газообразование, что приводит к завоздушиванию системы.

Преимущества алюминиевых радиаторов

• Повышенная теплоотдача;
• Малая инерционность;
• Небольшая удельная масса 11-27 кг/кВт

Недостатки алюминиевых радиаторов

• Трудность очистки от пыли;
• Большая вероятность протечки между секциями;
• Узкий диапазон рН 7-8;
• Невысокое допустимое давление.

Биметаллические радиаторы. Это одно из лучших и оптимальных решений в конструкции радиаторов, которое включает в себя хорошую теплопроводность алюминия и прочность стальных труб. Теплоноситель в биметаллических радиаторах движется по стальным трубам, а тепло отводится алюминиевыми ребрами.

Таким образом, количество воды в секции уменьшено (примерно 150 мл), что делает их более экономичными по сравнению с другими видами радиаторов. Биметаллические радиаторы обладают мощностью порядка 200 Вт. Такой вид радиаторов объединяет в себе преимущества стальных и алюминиевых радиаторов, исключая их недостатки. Стальные трубы исключают возможность контакта алюминия с теплоносителем, вследствие этого отсутствует газообразование, повышается прочность конструкции, рабочее давление значительно повышается (до 30 бар). А алюминий придает им эстетичный дизайн и хорошую теплопроводность.

Биметаллические радиаторы подходят как для автономных, так и для централизованных систем отопления. Единственный их недостаток — это относительно высокая стоимость.

Преимущества биметаллических радиаторов

• Механическая прочность;
• Стойкость к коррозии;
• Высокий коэффициент теплопередачи