Чугунные, алюминиевые, конвекционные, стальные, биметаллические радиаторы

Чугунные, алюминиевые, конвекционные, стальные, биметаллические радиаторыЧугунные, алюминиевые, конвекционные, стальные, биметаллические радиаторы.

Основные типы отопительных приборов, применяемых в системах водяного отопления.

Чугунные секционные радиаторы.

Такие батареи отопления относятся к устаревшим тепловым приборам и за рубежом уже не применяются. Главное достоинство чугунных радиаторов — высокая коррозионная стойкость и длительный срок службы. Они практически невосприимчивы к плохому качеству теплоносителя, что определяет положительное отношение к ним отечественного потребителя (особенно строителей). Они запасают много тепла, так как в секциях много воды и толстые стенки. Чугунные радиаторы лучше всего подходят для городских сетей в домах средней этажности и в системах с естественной циркуляцией. При невысокой цене и большой теплоотдаче у чугунных секционных радиаторов есть несколько существенных недостатков.

1) Имеют малую поверхность отдачи тепла и низкую теплопроводность металла, производят нагрев в основном излучением и около 20 % тепла передают воздуху конвекцией. Распространенная отечественная секция чугунного радиатора МС-140 имеет вес 7,5 кг, вмещает 4 литра воды и имеет всего 0,23 кв. м площади нагрева. Поэтому в каждой комнате квартиры надо иметь батарею по 8-10 чугунных секций или даже больше. В большой квартире или особняке вес всех чугунных батарей и воды в них составляет тонны, приходится применять трубы большого диаметра, которые невозможно спрятать в стены.

2) Большая тепловая инерционность чугунных радиаторов не позволяет быстро изменять температуру в комнате, поэтому они плохо встраиваются в системы, оснащенные автоматикой, и о регулировании теплоотдачи и экономии топлива говорить не приходится.

3) Поступление тепла от котла в чугунную батарею происходит медленно, поэтому чтобы средняя температура всей батареи была 60 градусов, надо обеспечить подачу воды хотя бы с температурой 75 градусов, в обратку пойдет вода с температурой около 45 градусов. Чтобы нагревать тонну воды до температуры 75 градусов, необходим очень мощный котел. Более того, необходимо учитывать, что десяток градусов потеряется в толстых металлических подводящих трубах, поэтому котел должен выдавать 85-90 градусов и работать на пределе. Обеспечить температуру чугунной батареи 90 градусов обычными котлами (не паровыми) практически невозможно, да и небезопасно.

4) Чугунные радиаторы рассчитаны на рабочее давление не более 6-8 атм и плохо переносят гидравлические удары.

5) Эстетика чугунных радиаторов несовершенна для современных интерьеров. Отечественные радиаторы требуют дополнительной покраски. Применяемые декоративные экраны изолируют тепловое излучение во внутрь помещения.

6) В многочисленных карманах накапливаются ржавчина и грязь, отчего радиатор начинает хуже греть.

7) Размещаются только под окнами, чтобы холодный воздух, опускающийся с поверхности стекол, принудительно проходил через радиатор, увеличивая конвекционную отдачу тепла.

Интерес к чугунным радиаторам поддерживается наличием на рынке продукции заводов Ferroli, DemirDokum (Ridem) с высоким качеством литья и совершенным дизайном при относительно невысокой цене.

Алюминиевые секционные радиаторы.

Алюминиевые секционные радиаторы благодаря целому ряду преимуществ завоевали заслуженную популярность на рынке отопительного оборудования.

Алюминиевые радиаторы отличаются строгими геометрическими формами и современным дизайном, выделяют много тепла, легче чугунных и занимают меньше места, хорошая конвекция воздуха не позволяет скапливаться пыли.

Широкий ассортимент радиаторов позволяет подобрать отопительный агрегат, учитывая все архитектурные особенности помещения (проемы, ниши и т.д.). За счет изменения числа секций можно подобрать нужную конфигурацию, длину и мощность алюминиевого радиатора.

Малогабаритные, легкие и элегантные приборы из алюминиевого сплава имеют максимальный среди всех типов радиаторов уровень теплоотдачи за счет теплопроводных свойств алюминия, высокое рабочее давление и большую площадь проходного сечения межколлекторных трубок. Секция алюминиевого радиатора имеют глубину 80-100 мм (чугунная 140 мм), водная емкость составляет около 0,5 литра, площадь нагрева 0,4 кв. м и толщина стенки 2-3 мм. Алюминиевые секционные радиаторы около 50% тепла отдают излучением, остальное — конвекцией. Дополнительное оребрение внутри секции увеличивает площадь нагрева одной секции до 0,5 кв. м. и передачу тепла конвекцией до 60 %. Тепловая мощность одной секции не менее 110 ватт при температуре теплоносителя 90 градусов, вес секции менее 2 кг.

Внешне алюминиевые секционные радиаторы выглядят достаточно эстетично, удобны для монтажа на любой поверхности стен. Благодаря уменьшенному объему воды в секциях алюминиевые радиаторы хорошо поддаются регулированию с помощью термозапорных клапанов и термочувствительных головок. Терморегулирующие элементы, которыми необходимо снабжать все алюминиевые радиаторы, позволяют ограничивать проток горячей воды через радиатор при достижении заданной температуры в комнате. Тепловая инерция алюминиевого радиатора невелика, поэтому термоклапан отреагирует на изменение температуры в комнате буквально за 7-10 минут — откроет или прикроет доступ горячей воды в радиатор, в результате чего достигается экономия топлива до 30.

К сожалению, секционные алюминиевые радиаторы имеют недостатки.

1) Основной и самый крупный недостаток — подверженность электрохимической коррозии при ошибках в монтаже. Дело в том, что некоторые материалы составляют так называемые электролитные пары — при их соединении в среде электролита возникает электрохимическая реакция, при которой подвергается электрохимической коррозии один из пары металлов и быстро разрушается. Вообще-то алюминиевые сплавы слабо подвержены коррозии, но в паре с медью в жидкой недистиллированной среде (слабом электролите) разрушаются интенсивно — алюминий превращается в белый порошок. Чем выше электропроводность воды, тем быстрее идет разрушение. Этому способствует растворенный в воде кислород, разные химические добавки для снижения жесткости воды и блуждающие токи в здании. Если алюминиевый радиатор соединен с медными трубопроводами или с котлом, который имеет медный теплообменник (а все современные настенные газовые и электрические котлы имеют медные теплообменники), то это может привести к быстрой электрокоррозии радиатора. Для открытых систем отопления только монтаж пластиковыми трубами, которые являются изоляторами, спасает положение. Для закрытых систем с качественным теплоносителем данный недостаток проявляется слабо.

2) Стенки некоторых алюминиевых радиаторов стараются делать как можно тоньше, мотивируя это улучшением теплопередачи, поэтому они недостаточно прочны и при неловком ударе о радиатор (например, углом мебели) секция может лопнуть, часто повреждения происходят и при монтаже — превышение необходимого усилия при вкручивании ниппеля или клапана приводит к разрушению. При увеличении давления в отопительной системе деформируется резьба, и в местах соединения возможны протечки. При изготовлении радиаторов применяется литье под давлением, поэтому возможен скрытый брак в виде внутренних раковин, который выявляется только в процессе эксплуатации.

3) Рабочее давление для многих моделей алюминиевых радиаторов составляет 6-8 атм, что для многоэтажных зданий не подходит. Таким образом получается, что основная область применения алюминиевых радиаторов — автономные системы отопления коттеджей.

4) При работе котла с полной мощностью температура на поверхности алюминиевых батарей достигает 80 градусов, что приводит к положительной ионизации воздуха в помещении и высокая температура поверхности алюминиевого радиатора сильно сушит воздух в помещении.

С учетом специфики российских отопительных систем есть модели алюминиевых радиаторов, рассчитанные на высокое давление и более стойкие к кислотности теплоносителя (рН), к ним относятся отопительные приборы итальянских фирм Fondital, Sira (Alux), Global, IPS.

Биметаллические секционные радиаторы.

Биметаллический секционный радиатор имеет уникальную технологию — при его изготовлении используются сразу два металла: сталь и алюминий. Благодаря этому в нем сочетаются как свойства секционных алюминиевых, так и трубчатых стальных радиаторов. Выглядит он так же, как алюминиевый.

Сочетание стали и алюминия взаимодополняемо. Сталь является исходным материалом, из которого изготавливают все детали прибора, соприкасающиеся с водой. Именно поэтому удается избежать контакта теплоносителя с алюминиевой составляющей, а следовательно, снизить зависимость от химического состава теплоносителя. Алюминий за счет своих свойств обеспечивает быструю передачу тепла воздуху, тогда как сталь помогает сопротивляться коррозии. Такое содружество металлов позволяет добиться длительного срока эксплуатации прибора, повышенной прочности, способной выдержать давление до 40-50 атмосфер, и высокого уровня теплоотдачи.

Что касается недостатков, то это меньшая площадь проходного сечения межколлекторных трубок, по сравнению с алюминиевыми радиаторами, и достаточно высокая цена.

Выше перечисленное, в полной мере относится только к полноценным биметаллическим приборам с цельным сварным стальным каркасом, залитым под высоким давлением алюминиевым сплавом. В этих радиаторах горизонтальные коллекторы и вертикальные каналы представляют собой стальную сварную конструкцию.

Следует знать, что существуют большое количество отопительных приборов, где стальными трубками усилены только вертикальные каналы радиатора. Такие радиаторы можно условно назвать полубиметаллическими , хотя производители величают их биметаллом . В таких радиаторах вопрос прочности и коррозионной стойкости решены слабо. Более того в такой конструкции возможно смещение стальных вкладок в алюминиевой рубахе из-за разного теплового расширения двух металлов. Подвижность внутренней стальной вкладки может привести к нестабильности теплопередачи и перекрытию сечения нижнего коллектора.

Стальные панельные радиаторы.

Панельные радиаторы привлекли покупателей строгой геометрией прямоугольных форм и большой греющей способностью при относительной дешевизне. В них совмещены свойства секционных радиаторов с конвекционными. У всех производителей приборы выполнены в основном по одной конструктивной схеме. Каждая панель сварена из двух стальных пластин, между которыми циркулирует теплоноситель. Пластины, имеющие толщину 1,2-1,5 мм, соединены между собой точечной электросваркой и содержат выштампованные каналы, по которым протекает теплоноситель.

Существует широкий выбор стальных радиаторов по высоте (от 200 до 900 мм) и длине (от 400 мм до 3000 мм). Некоторые модели имеют нижнюю подводку (с ней приборы стоят примерно на четверть дороже), у большинства она — боковая. Для повышения тепловой мощности выпускаются радиаторы с объединенными параллельно 2-3 панелями. При двух или трех панелях радиатор передает тепло излучением только внешними плоскостями, поэтому ко всем внутренним плоскостям радиатора приваривают ряды П-образных пластин, которые значительно увеличивают поверхность теплоотдачи и внутренние плоскости работают как конвектор. Таким образом, доля тепла, отдаваемого конвекцией, достигает в этих приборах 75.

Все эти модернизации не прошли бесследно для конструкции — вес трехпанельного стального радиатора с набором пластин не намного меньше чугунной батареи того же размера, воды содержится тоже немало, что значительно снижает эффективность регулирования температуры, общая толщина радиатора даже больше, чем у чугунного и составляет около 160 мм.

Тепловые характеристики не намного лучше, чем у чугунных радиаторов. Тепловая мощность радиаторов в паспортах приведена для температуры поступающей воды 90 градусов, при обычной температуре воды в системе 60 градусов мощность снижается в три (!) раза.

К основному недостатку стальных панельных радиаторов следует отнести ускоренную коррозию. Сталь коррозирует в воде со скоростью, 0,1 мм в год даже при благоприятных условиях. Горячую воду центрального отопления к благоприятным условиям отнести трудно, поэтому стальные трубопроводы с толщиной стенки 3-4 мм не выдерживают более 30-40 лет. Пластины панельных радиаторов толщиной 1,2 мм даже теоретически больше 12 лет не выдержат. Дело усугубляется тем, что пластины сварены между собой точечной электросваркой, поэтому сталь в местах сварки теряет все антикоррозийные свойства и разрушается гораздо быстрее.

Стальные отопительные приборы не любят редко посещаемых зданий. Если спустить воду более чем на пару недель, то попавший в систему воздух приведет к активному процессу коррозии, который фактически невозможно остановить. Чтобы избежать подобных неприятностей, нельзя устанавливать такие радиаторы в центральную систему отопления, где, как правило, сливается вода со стояков на летний период.

Производители продолжают утверждать о хорошей антикоррозионной защите стальных панельных радиаторов. В действительности же — они хорошо покрашены снаружи, а гниют изнутри.

К тому же радиаторы обладают повышенным гидравлическим сопротивлением из-за малого сечения каналов циркуляции теплоносителя, и слабым местом стальных панельных радиаторов являются сварочные швы. Под действием большого давления или гидравлических ударов (давлением больше 13 атмосфер) они постепенно ослабляются (если не разрушаются сразу), и прибор может раздуться и даже прорваться. Поэтому рабочее давление для них небольшое — 6-9 атм.

Недостатки стальных панельных радиаторов накладывает ограничения на их использование. В России эти радиаторы безукоризненно хороши для коттеджного и малоэтажного строительства с автономными котельными, могут использоваться в многоэтажных зданиях с автономными тепловыми пунктами, предусматривающими защиту от гидравлических ударов и работающими с теплоносителем высокого качества.

Стальные трубчатые радиаторы.

Такие радиаторы внешне слегка напоминают чугунные, но изготовлены из тонких труб. Благодаря чему радиатор щедро отдает тепло, даже если сам не слишком сильно нагрет. Но самое главное — трубчатые радиаторы стойко переносят все перепады давления в системе отопления при толщине металла не превышающей 1,5 мм.

Недостаток — в местах точечной сварки со временем они начинают протекать. Поэтому их не рекомендуют использовать в домах с центральным отоплением.

Интерес к стальным трубчатым радиаторам определяется высоким уровнем дизайнерских решений и гигиеничностью приборов.

Российский производитель (КЗТО) трубчатых радиаторов РС , Гармония заявляет о внутреннем антикоррозийном полимерном покрытии радиаторов, исключающем ограничения по их применению. По дизайну эти радиаторы не уступают лучшим европейским образцам.

Конвекционные радиаторы (конвекторы.

Эти тепловые приборы нацелены преимущественно на нагрев воздуха. Само название говорит о том, что тепло (до 95%) эти приборы передают главным образом за счет конвекции.

В приборах мала тепловая инерция. Нагревательный элемент в них выполняется в виде стальной или медной трубки прямой или змеевидной формы с многочисленными пластинами оребрения, которые и обеспечивают конвективный обмен тепла. Кожух вокруг трубки и воздушная заслонка позволяют регулировать тепловой поток без вмешательства в гидравлику системы. Конвекторы держат давление, имеют малое гидравлическое сопротивление, толстые трубы конструкции не боятся коррозии.

Ускорить теплоотдачу конвекцией можно двумя способами — увеличить скорость протока воздуха или увеличить температуру радиатора. Ранее об экономии никто не думал и увеличивали температуру, прогоняя по трубам перегретый пар (паровое отопление). Поэтому конвекционные радиаторы давно нашли широкое применение на наших промышленных объектах.

В последующем все больше внимания уделяется конструктивным особенностям конвекционных отопительных приборов. В качестве материала радиатора выбрана медь (коэффициент теплопередачи — 410) и алюминий (220), это самые теплопроводные из доступных материалов. Причем теплоноситель соприкасается только с медью, а алюминий служит для изготовления теплопроводящих пластин и корпуса радиатора. При использовании медных трубопроводов вся отопительная система будет состоять из одного материала (теплообменник котла, трубопроводы, конвекторы), что значительно увеличивает долговечность.

Вертикальные алюминиевые пластины соединены с горизонтальными медными трубками радиатора на молекулярном уровне (методом холодной сварки). При этом площадь теплового контакта становится больше и достигается полная передача тепла между металлами с разной теплопроводностью.

Вертикальные алюминиевые пластины установлены с определенным шагом, который позволяет создать ряды воздуховодов, создающих максимальную вертикальную тягу. Холодный воздух втягивается снизу радиатора и выходит нагретым наверх. Расстояние между пластинами подобрано так, чтобы движение воздуха было с завихрениями, тогда он лучше прогревается даже при низкой температуре радиатора.

При работе радиатор создает эффект воздушного теплового вентилятора и очень хорошо перемешивает слои воздуха в помещении. Конвекционный радиатор боковыми плоскостями излучает не более 10% своей мощности, остальное отдает конвекцией, температура на поверхности в 3 раза ниже, чем внутри.

Медные трубки в конвекторе соединены с помощью тугоплавкого серебросодержащего припоя с температурой плавления 360 С. Это позволяет использовать конвекторные радиаторы с любым теплоносителем (перегретым паром, трансформаторным маслом и др.

В радиаторах данной конструкции содержится очень мало воды. Например, в радиаторе длиной 100 см и мощностью 2 кВт содержится теплоносителя всего 0,8 литра, что позволяет ему при его теплопроводности разогреваться в течении 2-3 минут и реагировать на термозапорный клапан с запаздыванием всего 30 секунд. Такой малой тепловой инерции нет нигде! При использовании этих радиаторов уменьшается количество воды в системе. Например, в большой квартире с общей тепловой мощностью радиаторов 20 кВт даже с учетом емкости трубопроводов и котла во всей системе будет 13-15 литров воды. Ее и нагревать и гонять по системе намного легче, чем, например, тонну воды в чугунных радиаторах.

Конвектор совсем не обязательно устанавливать под окном, он прекрасно работает в любом удобном или подходящем по дизайну месте. Малый вес конвекционных радиаторов и конструкция навесных креплений позволяет их монтировать даже на тонких гипсокартонных перегородках.

Но существуют две серьезные проблемы.

1) с течением времени ослабевает контакт между трубой и напрессованными на нее пластинами, и прибор греет все слабее и слабее. С напаянными пластинами эта проблема не возникает, но паять сложно и дорого.

2) в высоких помещениях создать тепловой комфорт с помощью конвекторов невозможно: ближе к потолку очень тепло, а у пола прохладно из-за очень малого теплового излучения.