Разновидности и расчет отопительных приборов

Обогрев помещения выполняется за счет передачи тепла от теплоносителя воздуху или предметам в комнате. Так как непосредственный контакт источника тепла или теплоносителя с воздухом исключен, посредниками выступают приборы отопления. Последние классифицируются по множеству признаков.

Разновидности отопительных приборов

Конструкция и эффективность обогревателя определяет способы передачи тепла. Это главная классификация приборов.

• Конвективные – передают не менее 75% тепла путем конвекции – струями. Пример – конвекторы, ребристые трубы. Источник – обычно ТЭН, нагревает воздух, он передается в комнату, а уже от теплых воздушных масс нагреваются поверхности, мебель и люди. Приборы могут быть весьма эффективными за счет скорости прогрева воздуха, однако потребляют много электроэнергии.
• Конвективно-радиационные – передают от 50 до 75% тепла конвективным методом. Это большинство традиционных обогревателей: радиаторы, напольные обогреватели, гладкотрубные.
• Радиационные – 50% тепла составляет излучение. Сюда относят ИК-обогреватели, потолочные и панельные приборы. Отопитель генерирует инфракрасное излучение, в этом случае сначала нагреваются поверхности, предметы и люди в комнате, а только затем – воздух. Исключение воздуха из цепочки передачи тепла сокращает расходы на обогрев.

Конвективно-радиационные отопители устанавливают чаще всего. Приборы имеют высокий КПД, дешевы и практичны.

По типу теплоносителя

Традиционная система обогрева реализует следующую схему. Источником тепла служит котел – газовый, электрический, двердотопливный. Он нагревает некоторый объем теплоносителя, тот поступает в систему и отдает тепло через поверхность труб и отопительных приборов.

Теплоноситель должен соответствовать многим требованиям: поглощать и отдавать достаточный объем тепла, не вызывать коррозии, нагреваться до необходимой температуры.

• Вода – единственный вариант для центрального отопления. Причина – большие расстояния между источником тепла и потребителем. Замена на любой другой вариант повышает цену отопления в десятки раз.
• Пар – так называемый сухой. Используют в вакуумно-паровых системах, в системах низкого и высокого давления. Плюс – помещение прогревается в 3 раза быстрее, отсутствует риск промерзания труб. Недостаток – высокий расход топлива.
• Антифриз –«незамерзайка». Глицериновый раствор, раствор этиленгликоля, пропиленгликоля и другие. Жидкости исключают замерзание даже в трубах с самым малым диаметром. Антифриз рекомендуют заливать в водяной теплый пол. Теплоноситель при циркуляции выполняет роль смазки, что увеличивает срок эксплуатации труб и радиаторов. Недостаток – необходимость подбирать антифриз к типу котла.
• Трансформаторное или минеральное масло – теплоноситель в масляных обогревателях. Это вязкая, теплоемкая жидкость, способная долго отдавать тепло воздуху в комнате.

Выбирать теплоноситель и соответствующий ему отопительный аппарат можно только при организации автономной обогревательной системы.

По техническим характеристикам

Чтобы оценить КПД той или иной модели, необходимо проанализировать технические показатели.

• Теплоотдача – главный критерий. По этому признаку радиационный аппарат лучше конвективного. Из радиаторов чугунный отличает самая высокая тепловая инерция, а лучше всего передает тепло алюминиевый.
• Рабочая поверхность – важно учитывать общую площадь батареи, а не количество секций. Расчет габаритов отопителя выполняют с учетом объема помещения.
• Стойкость к коррозии – максимально устойчивы керамические обогреватели. Из металлических моделей лучшие – алюминиевые.
• Стойкость к давлению – наиболее устойчивы конвекторы, поскольку такая нагрузка в них отсутствует. Из радиаторов лучшие – чугунные и биметаллические.
• Простота ухода – конвекторы и алюминиевые панели нужно лишь периодически протирать. Чугунные и стальные необходимо окрашивать.
• Срок службы – дольше всего служат чугунные батареи – 50 лет. Биметаллические эксплуатируются 30–40 лет. Наименее долговечны стальные – не более 10–15 лет.

Теплотехнические характеристики – не единственный параметр выбора. Радиаторы должны соответствовать требованиям выбранной системы обогрева.

Материалы для радиаторов водяного отопления

Самый популярный способ обогрева – водяное отопление. Источником тепла может быть газовый, электрический, угольный котел, теплоноситель – вода или антифриз, батареи – трубчатые или панельные обогреватели из разных материалов.

Чугунные батареи

Это самый известный вид отопительного водяного прибора, адаптированный под условия центрального отопления. Чугунные батареи дешевы, долговечны, выдерживают перепады давления. При небольшой теплоотдаче – всего 40%, они имеют большую рабочую поверхность. Чугун аккумулирует тепло, поэтому батареи остывают медленно и после отключения обогрева.

Современные дизайнерские модели очень интересны и красивы. Однако ухаживать за ними сложно.

Сталь

Чаще применяется при обустройстве автономного отопления, где исключается высокое давление или гидроудары, поскольку сталь к ним чувствительна. Теплоотдача сплава выше, нагревается он гораздо быстрее чугуна. Регулировать обогрев проще из-за малой тепловой инерции. Но по этой же причине стальные батареи охлаждаются сразу же после отключения.

Недостаток – склонность к коррозии. За отопителем нужно ухаживать, использовать для заливки чистую воду с присадками, окрашивать поверхность.

Алюминий

Уровень теплоотдачи максимальный – выше 70%. Вес радиатора невелик, монтаж его крайне прост, допускается установка даже на гипсокартонную стену. Бонус – большая рабочая поверхность: каналы, по которым движется теплоноситель, размещаются в секциях, куда большей площади. Так как алюминий хорошо проводит тепло, секция очень быстро и сильно нагревается.

Алюминий склонен к коррозии. Чтобы увечить срок работы, радиаторы отопления, как и другие алюминиевые теплоприборы, покрывают полимерной краской.

Биметаллические батареи

Каналы, по которым циркулирует теплоноситель, выполняют из стали: она прочнее и долговечнее алюминия. Рабочую площадь секции изготавливают из алюминия, чтобы улучшить передачу тепла воздуху. Биметаллический прибор объединяет достоинства стали и алюминия, но лишен их недостатков, таких как небольшой срок эксплуатации или склонность к коррозии.

Есть и ограничения. В воду, используемую в биметаллических батареях, нельзя добавлять антифриз.

Цена биметаллических отопителей самая высокая и уступает только медным радиаторам.

Электрические виды обогревателей

Электрические отопительные приборы работают по другому принципу. Теплоноситель заменяют нагревательные элементы, которые функционируют при подаче электрического тока. За редким исключением нагревательный элемент имеет малую площадь. Чтобы сделать подачу тепла более эффективной, используют 2 решения:

• пропускают сквозь нагревательное устройство потоки воздуха – любой вид конвектора;
• создают корпус с большой рабочей площадью – панельные обогреватели.

К электрообогревателям относят приборы, являющиеся нагревательным элементом. Такой отопительный электроприбор, как котел Эван им не является. Это источник тепла, но не греющая конструкция.

Главный недостаток электрообогревателей – требовательность к качеству электрического тока. Если суммарная мощность отопителей превышает 12 кВт, потребуется проложить сеть с напряжением в 380 В.

Конвекционные приборы

Нагревательные элементы – ТЭНы, размещены внутри плоского корпуса. Поверхность корпуса нагревается и передает тепло воздуху. Однако этот механизм обеспечивает лишь 20% теплопередачи. В нижней части прибора есть входные отверстия. Через них воздух проникает внутрь прибора, нагревается и выходит через отверстия в верхней части. Конвекция обеспечивает 80% теплоотдачи.

Конвекторы быстро нагревают помещение, но не сжигают кислород так сильно, как тепловентиляторы. На минимальных температурах прибор можно оставлять включенным на ночь. Мощность варьируется от 0,25 до 2,5 кВт. Расчет показателя выполняют по кубатуре, так как конвектор нагревает воздух. Недостаток – комфортная температура поддерживается в комнате только пока конвектор работает.

Масляные устройства

Нагревательный элемент – ТЭН, однако теплоноситель – масло, тоже присутствует. Теплое вязкое вещество наполняет секции и передает тепло поверхности. Чем больше рабочая поверхность, тем выше КПД устройства. Масляные электроотопительные приборы близки по эффективности к радиационным.

Плюс – высокая тепловая инерция. Прибор медленно нагревается, но и отдает тепло долгое время после отключения. Такой режим работы более экономичен. Аппараты выпускают мощностью до 4,5 кВт, но при этом масляные радиаторы потребляют меньше электричества. Недостаток – большая масса и громоздкость.

Инфракрасное отопление

КПД ИК-отопителя близко к 100%. Основа прибора – пленка с резисторными проводниками, карбоновые спирали и пластины, которые при прохождении электрического тока генерируют тепловое излучение. При этом нагревается не воздух, а поверхности, предметы и люди в комнате. Даже при более низкой температуре воздуха, находящиеся в помещении люди уже воспринимают ее как комфортную.

ИК-обогреватели потребляют на 30% меньше электроэнергии. Нагрев происходит быстрее, чем конвекционным путем. Воздух не становится слишком сухим и не теряет кислород.

Газовый нагрев

Эффективный и дешевый обогреватель, однако сложный в обслуживании. Газовый калорифер или конвектор работает по принципу газовой печи. На горелку подается газ. Продукты сгорания через дымоходную трубу выводятся наружу. Входящий через отверстия воздух нагревается в теплообменнике и поступает назад в комнату.

Мощность отопителей достигает 8 кВт. Так как газ – топливо доступное и дешевое, расходы на отопление минимальны. Недостатков много: в доме нужно установить хорошую вентиляцию, обустроить дымоход, периодически прочищать форсунки. При неисправностях аппарата велика вероятность отравления углекислым газом.

Требования к установке отопительных приборов

Безопасность эксплуатации обеспечивает грамотный монтаж системы. Рекомендации по установке зависят от типа радиатора и материала исполнения:

• Батареи любого вида устанавливают на дистанции не менее 6 см от пола, 5 см от подоконных досок и 2,5 см от стены. В помещениях категории А. Б, В, расстояние до стены должны быть не менее 10 см.
• Отопители лучше установить под оконными проемами, где к ним обеспечен доступ для проверки и ремонта.
• Температура поверхности открытого радиатора не должна превышать +70 С. Иначе батареи защищают решеткой.
• При подсоединении труб, деталей и радиаторов из разных металлов используют резьбовые переходники из бронзы или нержавеющей стали.
• Батареи должны быть заполнены водой все время. Слив жидкости производится только при авариях.
• Отопительные приборы оснащаются запорной и регулирующей арматурой за некоторым исключением. Арматуру подбирают с учетом типа системы: однотрубной, двухтрубной, веерной.

Требования к монтажу газовых отопителей совпадают с рекомендациями по установке любых газовых аппаратов. Выполняется сборка и запуск только специальными службами. Конвекторы и масляные радиаторы располагают в помещении, соблюдая обычные требования по пожаробезопасности.