Их отсутствие сделало бы систему водяного отопления неэффективной, поскольку стенки трубопровода минимально приспособлены для этого. Теплопередающая способность радиатора зависит от ряда факторов:

1. площади его нагревательной поверхности;
2. вида прибора;
3. расположения в помещении;
4. схемы, в соответствии с которой он подключен к трубопроводу.

Одним из показателей, характеризующих отопительные приборы, является испытательное давление. При опрессовке системы отопления отопительные приборы подвергаются гидравлическим ударам (здесь необходимо заметить, что в России при испытании принято поднимать опрессовочное давление до 15 атм, которое не выдерживают отопительные приборы импортного производства, так как на Западе давление увеличивают до 7-8 атм), а в процессе эксплуатации внутренние поверхности страдают от химической и электрохимической коррозии. Если приборы успешно противостоят подобным испытаниям, значит, они прослужат долго, так как обладают высоким качеством. Помимо этого, отопительные приборы должны соответствовать
требованиям различного характера.

Среди них следующие:

1. теплотехнические, т. е. отопительные приборы должны предоставлять максимальную плотность удельного теплового потока, падающего на единицу площади;
2. монтажные, под которыми подразумеваются минимальные трудовые и временные затраты при установке и необходимая механическая прочность приборов;
3. эксплуатационные, т. е. отопительные приборы должны быть теплоустойчивыми; водонепроницаемыми, даже если при функционировании гидростатическое давление достигнет предельно допустимого значения; обладающими возможностью регулирования теплоотдачи;
4. экономические. Это означает, что соотношение стоимости отопительных приборов, их установки и эксплуатации должны быть оптимальным, а расход материалов при их изготовлении - минимальным;
5. дизайнерские;
6. санитарно-гигиенические, т. е. иметь минимальную по площади горизонтальную поверхность, чтобы не превращаться в пылесборник.

Классификация отопительных приборов

Параметры	Тип приборов	Разновидности
Способ теплопередачи	Конвективные Радиационные Конвективно-радиационные	Конвекторы Ребристые трубы Потолочные излучатели Секционные радиаторы Панельные радиаторы Гладкотрубные отопительные приборы
Тип нагревательной поверхности	С гладкой поверхностью С ребристой поверхностью
Величина тепловой инерции	С малой тепловой инерцией С большой тепловой инерцией
Материал	Металлические Керамические Пластмассовые Комбинированные
Высота	Плинтусные	Более 65 см От 40 до 65 см От 20 до 40 см

Коротко охарактеризуем разные виды отопительных приборов.

Конвектор - это ребристый нагреватель, оснащенный кожухом, изготовленным из какого-либо материала (чугуна, стали, асбоцемента и др.) чем повышает его теплопередачу. Конвекция теплового потока конвектора с кожухом составляет 90-95 %. Функции кожуха может выполнять оребренный нагреватель. Такой отопительный прибор называется конвектором без кожуха.

Кожух играет не только декоративную роль - он функционален - увеличивает циркуляцию воздуха у поверхности нагревателя.

Несмотря на довольно низкий коэффициент теплопередачи, отсутствие устойчивости к гидравлическим ударам, повышенные требования к качеству теплоносителя, конвекторы широко распространены. Причинами этого являются малая металлоемкость, небольшой вес, легкость изготовления, установки и эксплуатации, модный дизайн. Было бы несправедливо не заметить, что конвекторы имеют еще один весьма неприятный недостаток - возникающие при их работе конвекционные потоки воздуха поднимают и перемещают по помещению пыль и другие мелкие частицы.

Отопительным прибором конвективного типа является ребристая труба. Материалом для нее служит фланцевая чугунная труба длиной 1-2 м, внешняя поверхность которой представляет собой тонкие ребра, отлитые в процессе изготовления трубы. Благодаря этому площадь наружной поверхности многократно возрастает, что выгодно отличает ее от гладкой трубы при одинаковых диаметре и длине, что позволяет сделать прибор более компактным. Кроме того, прибор довольно прост в изготовлении и вполне экономичен, т. е. стоимость его производства невысока. Ряд серьезных недостатков:

1. пониженная температура, отмечаемая на поверхности ребер, несмотря на циркулирование высокотемпературного теплоносителя;
2. большой вес;
3. низкая механическая прочность;
4. негигиеничность (ребра трудно очищать от пыли);
5. несовременный дизайн.

Тем не менее ребристые трубы находят применение - обычно в нежилых помещениях, каковыми являются склады, гаражи и т. п. Их монтируют горизонтально в виде змеевика, соединяют болтами, фланцевыми чутунными двойными отводами (практики называют их калачами) и контрфланцами.

Разновидностью радиационных отопительных приборов является потолочный излучатель, который, нагревшись, начинает отдавать тепло, которое, в свою очередь, сначала поглощается стенами и предметами, находящимися в помещении, потом отражается ими, т. е. возникает вторичное излучение. В результате между отопительными приборами, ограждающими конструкциями дома, предметами происходит лучистый взаимообмен, что делает пребывание человека в таком помещении очень комфортным. Если температура снижается на 1-2 °С, конвективная теплоотдача человека увеличивается, что положительно сказывается на его самочувствии. Отсюда, если при конвективном отоплении оптимальна температура 19,3 0С, то при радиационном - 17,4 °С.

Потолочные излучатели различаются конструкцией одного элемента и бывают с плоским или волнообразным экраном.

Из преимуществ потолочного излучателя следует отметить такие, как благоприятная атмосфера в помещении; повышение температуры поверхности помещения, что снижает теплоотдачу человека; экономия тепловой энергии, идущей на отопление. Однако этот вид отопительных приборов имеет и недостатки, среди которых значительная тепловая инерция, теплопотери через мостики холода, возникающие в тех местах ограждающих конструкциях, в которых установлены греющие элементы; необходимость устанавливать арматуру, регулирующую теплоотдачу бетонных панелей.

Отопление помещения можно решить посредством установки конвективно-радиационных отопительных приборов - радиаторов. Их отличительной особенностью является то, что они одновременно отдают тепло с помощью конвекции, на которую приходится 75 % теплового потока, и радиацией, на которую падают оставшиеся 25 %.

Конструктивно радиаторы представлены двумя вариантами:

1. секционными;
2. панельными.

Секционные радиаторы различаются материалом, из которого они изготовлены.

Прежде всего это чугун. Радиаторы из него не утрачивают своей популярности с начала XX в. И даже сейчас, когда алюминиевые и стальные радиаторы вполне доступны, чугунные только укрепляют свои позиции, тем более что первые менее прочные и поэтому хуже переносят катаклизмы отечественных тепловых сетей.

Секционные алюминиевые (точнее из сплава алюминия с кремнием) радиаторы - это прессованные секции и коллекторы. Они бывают литыми и экструзионными. Во-первых каждая секция представляет собой цельную деталь, во вторых это три элемента, соединенные болтами с применением уплотнительных элементов либо посаженные на клей. Алюминиевые радиаторы имеют ряд положительных ка- v честв, которые выгодно отличают их от чугунных приборов. Во-первых, они обладают высокой теплоотдачей благодаря оребрению секций; во-вторых, быстрее нагреваются сами и соответственно воздух в помещении; в-третьих, позволяют регулировать температуру воздуха; в-четвертых, имеют небольшой вес, что облегчает как доставку, так и монтаж прибора; в-пятых, эстетичны и современны по дизайну. Есть и весьма существенные минусы: слабая конвекционная способность; повышенное газообразование, что способствует образованию воздушных пробок в системе; риск протечек; сосредоточение тепла на ребрах; требовательность к теплоносителю, прежде всего к уровню рН, который не должен превышать 7-8; несовместимость с элементами в системе отопления, выполненными из стали и меди (в таких случаях во избежание электрохимической коррозии следует применять оцинкованные переходники) .

Ребра всех радиаторов должны быть строго вертикальными.

Стальные панели производят в разных вариантах - одно- и двухрядными, с гладкой или ребристой поверхностью, с декоративным эмалевым покрытием и без него. Отопительные приборы этого вида имеют определенные плюсы, в частности высокую теплоотдачу; незначительную тепловую инерцию; малую массу; гигиеничность; эстетичность. Из минусов надо указать малую площадь нагревательной поверхности (в связи с этим их часто монтируют попарно - в 2 ряда с промежутком 40 мм) и подверженность коррозии.

Бетонные панельные радиаторы - это панели, имеющие бетонные, пластмассовые или стеклянные каналы, различающиеся своей конфигурацией, и нагревательные элементы разной формы - змеевиковой или регистровой. Отопительные приборы, при изготовлении которых используются два металла (алюминий - для оребрения и сталь - для проводящих каналов), называются биметаллическими. Секция такого радиатора - это две вертикальные стальные трубы (надо заметить, что диаметр внутренних каналов довольно мал, что является недостатком) , покрытые алюминиевым сплавом (процесс осуществляется под давлением), соединенные посредством стальных ниппелей. Прокладки, изготовленные из термостойкой каучуковой резины, способны выдерживдть температуру до 200 °С и обеспечивают необходимую герметичность.

Стояки водяного отопления при нагревании могут смещаться, повреждая штукатурку, поэтому при монтаже их надо пропускать через трубы больше диаметра или изготовленные из кровельной стали гильзы.

Такие модели лишены минусов, характерных для алюминиевых и стальных радиаторов, но имеют важное преимущество - благодаря алюминиевому корпусу обладают высокой теплоотдачей. Способность алюминия быстро нагреваться позволяет контролировать и регулировать расход тепла.

Рабочее давление для биметаллических устройств составляет 25 атм, опрессовочное - 37 атм (благодаря последнему биметаллические радиаторы предпочтительны для систем с повышенным давлением), максимальная температура теплоносителя равна 120 °С Кроме того, они подходят для монтажа в разные отопительные системы, при этом этажность дома значения не имеет.
В качестве отопительных приборов могут использоваться стальные трубы с гладкой поверхностью, которым придана змеевиковая или регистровая форма и которые помещены с интервалом, меньшим, чем диаметр труб (последнее обстоятельно важно, так как при еще большем уменьшении расстояния начинается взаимооблучение труб, которое приводит к сокращению теплоотдачи прибора). Отопительные приборы такой конструкции показывают наиболее высокий коэффициент теплоотдачи, но вследствие значительного веса, больших габаритов, неэстетичности их устанавливают, как правило, в нежилых помещениях, например в теплицах.

Место, где будет находиться терморегулятор со встроенным датчиком температуры воздуха, должно находиться в обогреваемом помещении на высоте 150 см от пола, быть защищенным от сквозняков, УФ-излучения и не соседствовать с другими источниками тепла.

Таким образом, имея представление о том, какие отопительные приборы предлагает современная промышленность и рынок, остается только сделать правильный выбор. При этом нужно руководствоваться следующими критериями:

1. тип и конструктивное устройство отопительной системы;
2. открытая или скрытая прокладка трубопровода;
3. качество предполагаемого к использованию теплоносителя;
4. величина рабочего давления, на которое рассчитана отопительная система;
5. тип отопительных приборов;
6. планировка дома;
7. тепловой режим, который предполагается поддерживать в помещениях, и продолжительность нахождения там жильцов.

Помимо этого, надо помнить, что эксплуатация отопительных приборов сопряжена с таким проблемами, как коррозия, гидравлические удары. Нужно внимательно изучить доступный материал, проконсультироваться у специалиста, выяснить у продавца или поискать информацию о фирмах-производителях, узнать, как долго они работают на отечественном рынке, какие именно их отопительные приборы лучше всего адаптированы к условиям нашей действительности. Все это поможет избежать необдуманной покупки и будет залогом успешно работающей отопительной системы.
После того как отопительные приборы приобретены, возникает необходимость разместить их в помещениях дома. И здесь есть варианты (кстати, это также следует предусмотреть заранее, чтобы купить отопительные приборы соответствующей высоты).

Итак, металлические отопительные приборы размещают вдоль стен или в нишах в 1 или в 2 ряда. Они могут монтироваться за экранами или открыто.

Однако обычно отопительные приборы занимают свое место под окном у наружной стены, но и при этом необходимо соблюдать ряд требований:

1. длина устройства должна составлять, как минимум, <50-75 % длины окна (об этом уже было сказано, но, следуя логике изложения, считаем возможным повторить). Это не относится к витражным окнам;
2. вертикальные оси отопительного прибора и окна должны совпадать. Погрешность может составлять не более 50 мм.

В некоторых ситуациях (при условии непродолжительных и теплых зим, кратковременного пребывания людей в помещении) отопительные приборы помещают у внутренних стен, что имеет определенные плюсы, так как теплопередача отопительных приборов возрастает; уменьшается длина трубопровода; снижается количество стояков.

Имеются пожелания относительно высоты и длины отопительных приборов.

При высоких потолках в доме предпочтительно устанавливать высокие и короткие батареи, при стандартных - длинные и низкие.

Описание:

Мастер-класс состоял из трех блоков. Первый блок был посвящен проблемам применения отопительных приборов в современном строительстве. Здесь рассматривались вопросы классификации отопительных приборов, их основные характеристики, методы определения этих характеристик в России и за рубежом, проблемы гармонизации методов испытаний отопительных приборов и требований к ним.

Отопительные приборы в современном строительстве

Мастер-класс АВОК «Отопительные приборы в современном строительстве» провел Виталий Иванович Сасин, кандидат технических наук, старший научный сотрудник, заведующий отделом отопительных приборов и систем отопления ОАО «НИИсантехники», директор научно-технической фирмы ООО «Витатерм», член Президиума НП «АВОК».

В мастер-классе приняли участие специалисты из Москвы, Великого Новгорода, Дмитрова, Жуковского, Рязани, Санкт-Петербурга, Уфы, Челябинска, Электростали.

Мастер-класс состоял из трех блоков. Первый блок был посвящен проблемам применения отопительных приборов в современном строительстве. Здесь рассматривались вопросы классификации отопительных приборов, их основные характеристики, методы определения этих характеристик в России и за рубежом, проблемы гармонизации методов испытаний отопительных приборов и требований к ним. Во втором блоке рассматривались новые отопительные приборы, представленные на российском рынке, их основные технические характеристики, рекомендации по применению, монтажу и эксплуатации. Третий блок был посвящен терморегулирующей и запорной арматуре, применяемой для регулирования теплового потока отопительных приборов.

Настоящая статья обобщает вопросы, рассмотренные в ходе первого и второго блоков мастер-класса АВОК.

Классификация отопительных приборов и основные технические требования к их конструкциям, методам контроля, монтажа и эксплуатации приведены в Стандарте АВОК «Радиаторы и конвекторы отопительные. Общие технические условия» (СТО НП «АВОК» 4.2.2–2006).

Хочется обратить внимание проектировщиков на особенности испытания отопительных приборов и существующие методики этих испытаний. В России методика испытаний отличается от методик, принятых в Европе и Китае. Например, в нашей стране в климатической камере при испытаниях отопительных приборов должны охлаждаться стенки, для того чтобы процесс был стационарным, но при этом запрещено охлаждать пол. В результате приборы, испытанные по разным методикам, выдают различные показатели. Европейские показатели обычно несколько завышены по сравнению с отечественными. Ранее, при перепаде температур 90/70 °С, это завышение составляло около 8–14 %, сейчас, при переходе в европейских странах на перепад 75/65 °С, разница уменьшилась, но все равно составляет 3–8 %.

В среднем тепловые показатели отопительных приборов, определенные согласно европейскому стандарту EN 442–2, превышали при одном и том же температурном напоре отечественные на 6–14 % при ранее использованных расчетных параметрах теплоносителя 90/70 °С и температуре воздуха 20 °С и на 3–8 % при новых параметрах (75/65 % и температуре воздуха 20 °С). Однако следует отметить, что большинство расчетных данных в зарубежных каталогах и проспектах пересчитано со «старого» стандартного температурного напора θ = 60 °С на «новый» θ = 50 °С, определенных все-таки при погрешности до 14 %.

Кроме того, есть различие и в методиках проведения гидравлических испытаний. Зарубежные методики предусматривают испытания нового прибора, отечественные – уже загрязненный прибор, соответствующий примерно трем годам эксплуатации. Гидравлические характеристики, полученные по зарубежным методикам на «чистых» приборах, оказываются ниже на 10–30 % определенных согласно отечественным требованиям на приборах с примерно трехлетним сроком эксплуатации.

Отличаются и требования отечественных и зарубежных норм по прочности. С другой стороны, и некоторые отечественные производители в целях экономии используют так называемый «расчетный» метод определения теплоотдачи отопительных приборов, которая при этом неоправданно завышается. В результате вместо расчетной температуры 18–22 °С в помещениях обеспечивается всего лишь 13–14 °С.

И наконец, отечественные рабочие прочностные характеристики отопительных приборов определяются с большим запасом по сравнению с испытательными с завышением в 1,5 раза, а не в 1,3 раза, как за рубежом. К отечественным приборам дополнительно предъявляются требования по соотношению значений минимальных разрушающих прибор давлений и их максимально допустимых рабочих давлений.

Сопоставление отечественных и европейских (ЕN 442–2) методов тепловых испытаний отопительных приборов показывает, что отечественная методика в большей мере, чем зарубежная, отвечает реальным условиям эксплуатации отопительных приборов и не дает завышения тепловых характеристик. Гидравлические и прочностные испытания отопительных приборов, проведенные согласно российским требованиям, также в большей мере, чем по зарубежным, отражают реалии эксплуатации отопительных приборов в отечественном строительстве.

Таким образом, можно сделать вывод, что отечественные методы испытаний более четко, чем зарубежные, определяют основные технические характеристики отопительных приборов применительно к отечественным условиям их эксплуатации. Проблема применения отопительных приборов определяется в значительной мере возможностью получения полных и достоверных данных по их теплогидравлическим, прочностным и эксплуатационным характеристикам. Зарубежные методы, с учетом принятых в Европе методов испытаний, завышают тепловые (обычно на 4–8 %) и прочностные показатели (на 12 %), а также занижают гидравлические характеристики на 5–20 %. Отечественные производители зачастую используют для получения основных технических данных расчеты и испытания на неаккредитованных и неаттестованных стендах, завышая, в частности, тепловые показатели на 20–50 %, а в ряде случаев и вдвое.

Использование в системах отопления медных труб возможно в случае, если содержание растворенного кислорода в воде составляет не более 36 мкг/дм 3 , т. е. в европейских условиях медные трубы могут применяться с определенными ограничениями. Практически они могут применяться везде, однако указанное нормативное ограничение имеет место. В нашей стране рассматриваемый параметр не лимитирует применение медных труб в системах отопления.

В отечественной практике принята следующая классификация систем отопления:

По способу присоединения центральных систем отопления к источнику тепловой энергии: по независимой схеме (автономная или независимая от теплоносителя система теплоснабжения), по зависимой схеме со смешением горячей воды системы теплоснабжения с обратной (охлажденной) водой системы отопления и по зависимой прямоточной схеме.

По способу побуждения движения теплоносителя: с естественной циркуляцией (гравитационные) и с искусственной циркуляцией (насосные или элеваторные).

По схеме присоединения отопительных приборов к теплопроводам: двухтрубные и однотрубные. В двухтрубных системах отопительные приборы присоединены параллельно к двум самостоятельным теплопроводам – горячему, подающему воду в прибор, и обратному, отводящему ее от приборов; в однотрубных приборы присоединены последовательно к одному общему теплопроводу.

По способу прокладки теплопроводов (труб): на вертикальные и горизонтальные, открытые или скрытые (в каналах, штробах).

По расположению подающей и обратной магистралей: с верхним размещением магистрали с горячей водой и с нижним обратной или с нижним размещением подающей магистрали и верхним обратной, а также с нижним или верхним размещением как подающей, так и обратной магистралей.

По направлению движения теплоносителя в разводящих магистральных теплопроводах и схеме последних: тупиковые (с противоположным направлением движения теплоносителя в подающей и обратной магистралях) и попутные (с движением теплоносителя в обеих магистралях в одном направлении).

По максимальной температуре горячей воды, поступающей в систему отопления: низкопотенциальные (до 65 °С), низкотемпературные (до 105 °С) и высокотемпературные (свыше 105 °С).

Одним из наиболее удачных вариантов схемы разводки отопления является двухтрубная система разводки основных стояков с подводкой через коллектор к поквартирной разводке. Поквартирная разводка выполняется либо по двухтрубной периметральной, либо по лучевой схеме. Трубы в полу прокладываются либо в гофрированной трубе, либо с теплоизоляцией толщиной не менее 9 мм. Последний вариант предпочтительней. В обоих вариантах подвижки трубы в результате теплового расширения не оказывают никакого влияния на нормальную работу системы.

За рубежом в последнее время все большее распространение получает однотрубная система поквартирной плинтусной разводки с Н-образным подключением отопительных приборов. Одним из достоинств этой схемы является именно легкость прокладки магистралей вдоль стен обслуживаемого помещения.

Вертикальные системы отопления бывают с нижними подающими магистралями и с верхними подающими магистралями. У обеих систем есть как достоинства, так и недостатки. Например, для того чтобы реализовать систему отопления с верхней подающей магистралью, необходимо, чтобы в здании был предусмотрен чердак или верхний технический этаж. При нижней разводке подающие магистрали расположены в подвале здания или на нижнем техническом этаже.

В этом случае вся запорная и регулирующая арматура легко доступна, можно легко производить балансировку, локализацию аварий и т. д.

К сожалению, в настоящее время в многоэтажных жилых домах, особенно муниципальных, широко распространена практика замены отопительных приборов, предусмотренных проектом, на приборы совершенно другого типа. При замене отопительного прибора необходимо слить стояк (известен случай, когда для замены отопительного прибора потребовалось в ЦТП слить воду из системы отопления трех жилых зданий, подключенных к данному ЦТП). Известно много случаев, когда жильцы делали отапливаемые лоджии с переносом отопительных приборов. Был также случай, когда открытый балкон был переделан в закрытый, а для его отопления использовалось пять радиаторов, подключенных к одному стояку, при этом практически прекратилась циркуляция теплоносителя по всему этажу. Очень часто при двухтрубных системах отопления с термостатами жильцы снимают эти термостаты (не термостатическую головку, что в крайнем случае допустимо, а именно сам термостат), в результате чего вода перестает поступать на верхние этажи. В этом отношении более устойчивы как раз однотрубные системы отопления за счет наличия замыкающего участка.

В одном из городов Подмосковья четыре достаточно крупных жилых 14-этажных здания были оснащены панельными радиаторами. Присоединение систем отопления осуществлялось по независимой схеме через ИТП. Дома с теплым чердаком, схема движения теплоносителя «снизу-вверх». В верхней части системы в теплом чердаке установлен ручной воздушный клапан. На все четыре здания предусмотрен расширительный бак достаточно большого объема. Три здания были подключены нормальным образом, но в четвертом здании из-за ошибки службы эксплуатации система не была подключена к общему замыкающему участку (к расширительному баку). В результате панельные радиаторы в квартирах верхних этажей превратились в воздухосборники, и отопительные приборы просто раздулись под действием избыточного давления.

Если есть возможность оснастить двухтрубную систему нужным образом, а затем квалифицированно ее эксплуатировать, можно применять такую схему. Если таких возможностей нет, то все-таки надежнее использовать однотрубную систему. Кроме надежности, такая система еще будет и дешевле.

Если не производить тщательную теплоизоляцию стояков, то и при двухтрубной системе отопления температура теплоносителя в каждом отопительном приборе будет различаться. Так, в двухтрубной системе отопления на последних двух этажах 16-этажного жилого здания температура теплоносителя составляет не 95/70 °С, а 80/65 °С, что вызывает жалобы жильцов.

Сейчас иногда заимствуется техническое решение, принятое в европейских странах, когда циркуляционный насос системы отопления устанавливается на прямой магистрали (горячей). Здесь нужно иметь в виду, что ранее в этих странах, при параметрах теплоносителя 90/70 °С, насосы устанавливались, как правило, на обратной магистрали. Потом, при переходе к параметрам 75/

65 °С, стало возможным устанавливать те же самые насосы и на прямой магистрали, поскольку они вполне выдерживают указанную температуру, а в системе за счет такой установки обеспечивается дополнительный напор, при котором система отопления работает более устойчиво. Но в высотных зданиях в верхней геометрической точке давление должно быть не менее 10 м вод. ст. В этом случае установка насоса на обратной магистрали практически не влияет на работу системы отопления, поскольку сам по себе напор там достаточно велик.

Переход в европейских странах на параметры теплоносителя с 90/70 °С на 75/65 °С привел к тому, что расход теплоносителя сразу увеличился в два раза, увеличилась площадь поверхности отопительных приборов, диаметр труб, что привело к увеличению стоимости отопительного оборудования. Однако в таком снижении параметров есть свои определенные преимущества. Во-первых, сокращаются бесполезные невозвратимые теплопотери (все стояки хорошо теплоизолированы). Во-вторых, в системах с автономными источниками теплоснабжения, например, электрическими котлами, эти котлы лучше работают при более низких температурах греемой воды (или антифриза).

Системы отопления с опрокинутой циркуляцией появились в 1960-х годах, когда стали широко применяться однотрубные системы отопления. При этой схеме организации отопления теплоноситель циркулирует «снизу-вверх». Эта схема была предложена для компенсации теплопотерь за счет инфильтрации.

В настоящее время при расчете системы отопления зачастую учитывается только вентиляционная нагрузка. Эта величина постоянна для всех этажей многоэтажного жилого здания. Инфильтрация же зависит от высоты. На нижних этажах нагрузка на систему отопления от теплопотерь за счет инфильтрации выше, чем на верхних. Но при опрокинутой циркуляции в отопительные приборы нижних этажей подается теплоноситель с более высокой температурой, что позволяет компенсировать несколько более высокую отопительную нагрузку. Еще одно достоинство подобной схемы – улучшенное воздухоудаление. Есть у такой схемы и недостатки. Один из недостатков – некоторое уменьшение коэффициента затекания, в результате чего хуже работают отопительные приборы, причем коэффициент затекания меняется в зависимости от типа отопительного прибора.

Характеристики отопительных приборов по нашим нормам определяются при барометрическом давлении 760 мм рт. ст. Это связано с тем, что наши отечественные отопительные приборы, даже радиаторы, достаточно большую долю теплоты передавали помещению посредством конвективного теплообмена. Конвективная составляющая зависит от того, какой объем воздуха омывает отопительный прибор. Этот объем зависит от плотности воздуха, которая в свою очередь зависит не только от температуры, но и от барометрического давления. Поэтому, например, при проектировании системы отопления объекта, расположенного в Красной Поляне, где барометрическое давления ниже 760 мм рт. ст., следует учитывать, что теплоотдача конвекторов уменьшится на 9–12 %, а радиаторов – на 8–9 %.

Традиционные отопительные приборы – чугунные радиаторы (в основном секционные) – отличаются высокой надежностью при эксплуатации в отечественных условиях, могут использоваться в зависимых системах отопления зданий различного назначения, за исключением систем отопления с антифризом. Дело в том, что из-за не очень высокого качества обработки мест соединения секций радиаторов в этих узлах вместо паронитовых прокладок применяются резиновые уплотнения. Эти резиновые уплотнения меняют свои структурные свойства при взаимодействии с антифризом.

В настоящее время на рынке представлены модели чугунных радиаторов, рассчитанные на рабочее давление не 9, а 12 атм. Следует также отметить, что, согласно Стандарту АВОК «Радиаторы и конвекторы отопительные. Общие технические условия» (СТО НП «АВОК» 4.2.2–2006), предъявляются более жесткие требования к прочностным показателям отопительных приборов: испытательное давление литых отопительных приборов (в том числе и чугунных, и алюминиевых радиаторов) должно превышать рабочее на 6 атм. или в 1,5 раза, а давление разрыва – превышать рабочее не менее чем в 3 раза. Из этого следует, что радиаторы, которые испытываются на 9 атм., могут работать при давлении 3 атм., а не 6, что зачастую декларируется производителем. Также и радиаторы, испытываемые на давление 15 атм., рассчитаны на рабочее давление 9, а не 10 атм. Этот момент необходимо всегда иметь в виду, поскольку известны случаи, когда импортные чугунные литые радиаторы разрушались из-за высокого давления.

В значительной мере высокая доля чугунных радиаторов (доля потребления в России 46–48 %) определяется реалиями нашей эксплуатации, поскольку теплоноситель (вода) зачастую не отвечает предъявляемым к ней требованиям. Единственный документ, в котором сформулированы требования к воде, это «Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей Российской Федерации» (ранее этот документ имел номер РД 34.20.501– 95). Пункт 4.8 этого документа носит название «Водоподготовка и водно-химический режим тепловых электростанций и тепловых сетей», и в этом пункте предъявляются требования к воде, используемой в системах теплоснабжения и, соответственно, в системах отопления, тем более, если система отопления подключена по зависимой схеме. Необходимо отметить несколько важных моментов из этих правил технической эксплуатации, актуальных с точки зрения применения отопительных приборов. Так, согласно этому документу, содержание кислорода в воде не должно превышать 20 мкг/дм 3 .

В Европе указанное требование менее жесткое – количество растворенного кислорода в воде не должно превышать 100 мкг/дм 3 , и эта норма практически всегда соблюдается. Высказывались предложения гармонизировать в этой части отечественные нормы с европейскими. Однако опыт эксплуатации отечественных систем отопления показал, что эти нормы зачастую не соблюдаются, завышаясь иногда в 10–100 раз. Если же принять менее жесткую европейскую норму и завысить ее во столько же раз, последствия могут быть очень серьезными.

Необходимо также иметь в виду, что чугунные секционные радиаторы перед установкой следует перемонтировать, испытать, а после установки – окрасить. Все эти операции обуславливают дополнительные затраты, которые можно оценить из расчета около 20 долл. США за 1 кВт. Эту дополнительную стоимость следует обязательно включать в смету. Известны случаи, когда в смету закладывались лишь стоимость непосредственно самих радиаторов, а затем, для компенсации неучтенных дополнительных расходов, предусмотренные в проекте термостатические и балансировочные клапаны заменялись более дешевыми шаровыми кранами. Ряд производителей предлагает свои радиаторы уже полностью окрашенными и подготовленными к установке, соответственно, стоимость таких радиаторов несколько выше. В отношении стоимости чугунных радиаторов можно отметить, что указанная стоимость подвержена достаточно заметным резким колебаниям. В частности, некоторое время назад наблюдалось резкое возрастание стоимости таких приборов, хотя к настоящему времени ситуация стабилизировалась.

Стоимость отечественных моделей чугунных радиаторов в настоящее время составляет 1 400–1 500 руб./кВт. Дополнительная стоимость перегруппировки, испытаний на герметичность, монтажа и окраски составляет 400–500 руб./кВт.

У чугунных радиаторов довольно большая доля теплоты, около 35 %, передается помещению посредством лучистого теплообмена. Однако известны случаи, когда неквалифицированная служба эксплуатации в ходе ремонта помещений производила окраску таких радиаторов краской на основе порошковой алюминиевой пудры («серебрянкой»), тем самым сразу же снижая теплоотдачу отопительных приборов примерно на 10–15 %.

Стальные трубчатые радиаторы и дизайн-радиаторы (секционные, колончатые, блочные и блочно-секционные) отличаются широкой номенклатурой и хорошим внешним видом. Эти приборы поставляются в полной строительной готовности. Толщина стали для головки радиатора обычно составляет 1,5 мм, а стенок вертикальных труб – 1,25 мм, хотя иногда поставляются и приборы со стенками труб толщиной 1,5 мм. У ряда производителей имеются модели приборов со специальным покрытием внутренних стенок, ориентированным на использование в качестве теплоносителя воды низкого качества.

Кроме современного дизайна, в качестве достоинств этих приборов можно отметить гигиеничность и травмобезопасность. Представлены модели со встроенным термостатом. Однако приборы этого типа требуют жесткого соблюдения правил эксплуатации. Панельные и трубчатые радиаторы чаще выходят из строя не из-за растворенного в воде кислорода, а по причине подшламовой коррозии из-за отложения грязи.

Стоимость стальных трубчатых радиаторов составляет 2 500–3 000 руб./кВт. Доля потребления в России – 1,5–2 %.

Радиаторы из алюминиевых сплавов (алюминиевые радиаторы), как правило, отличаются очень хорошими дизайнерскими решениями. Среди их достоинств, кроме современного дизайна, широкая номенклатура, поставка полной строительной готовности.

Для изготовления алюминиевых радиаторов обычно используется силумин (сплав на основе алюминия и 4–22 % кремния). Этот материал не очень хорошо взаимодействует с теплоносителем, в котором много растворенного кислорода или высокий показатель pH (можно напомнить, что нейтральной среде соответствует значение pH, равное 7, кислой – ниже 7, щелочной – выше 7). Алюминий и его сплавы не очень боятся кислой среды. Производители таких приборов обычно заявляют в числе требований к теплоносителю показатель pH, равный 7–8. Однако, согласно требованиям упомянутых выше «Правил технической эксплуатации электрических станций и сетей Российской Федерации», значение рН для открытых систем теплоснабжения составляет 8,3–9,0, закрытых – 8,3–9,5, при этом верхний предел допускается только при глубоком умягчении воды, а для закрытых систем теплоснабжения верхний предел значения рН допускается не более 10,5 при одновременном уменьшении значения карбонатного индекса, нижний предел может корректироваться в зависимости от коррозийных явлений в оборудовании и трубопроводах систем теплоснабжения. В реальных условиях эксплуатации показатель pH теплоносителя составляет, как правило, от 8 до 9. Из этого следует, что формально в наших условиях алюминиевые радиаторы применять нельзя, за исключением коттеджей. В коттеджах теплоноситель циркулирует по замкнутому контуру, в результате чего в системе через некоторое время устанавливается химическое равновесие, кроме того, в системах отопления таких объектов давление относительно невысоко.

В последнее время некоторые дилеры указывают в числе требований к теплоносителю расширенный показатель pH от 5 до 11. Однако опыт испытаний и реальной эксплуатации показывает, что при показателе pH, равном 10, в алюминиевых отопительных приборах происходит интенсивное разрушение резьбы. Так, при гидравлических испытаниях из-за разрушения резьбы из таких радиаторов вылетали пробки. Для предотвращения подобных ситуаций в последние годы производители стали наносить на внутреннюю поверхность таких отопительных приборов специальное защитное покрытие. Кроме того, для изготовления отопительных приборов стали использоваться алюминиевые сплавы специального состава, нечувствительные к высокому показателю pH. Это так называемый «морской» алюминий – алюминиевый сплав, отличающийся высокой коррозионной стойкостью и прочностью.

Иногда ситуация усугубляется еще и тем, что в системах отопления применяются оцинкованные трубы, в результате чего скорость протекания электрохимической реакции резко увеличивается. Чтобы предотвратить это можно использовать для переходов запорно-регулирующую арматуру в латунном или бронзовом корпусе.

Проблемы возникают также и в тех случаях, когда в системе отопления с алюминиевыми отопительными приборами на каком-либо участке используются теплопроводы, выполненные из меди. Например, медные трубки могут применяться в теплообменниках, установленных в ИТП. В этом случае разрушаются не алюминиевые радиаторы, а именно медные изделия.

В системах с алюминиевыми радиаторами, как показал опыт эксплуатации, не всегда устойчиво работают автоматические воздухоотводчики. Лучше использовать воздухоотводчики ручные, причем во избежание возгорания взрывоопасной смеси, при выполнении этой операции категорически запрещено пользоваться открытым огнем.

Как уже было отмечено выше, алюминиевые радиаторы можно применять в коттеджах. Еще одна возможная область применения таких отопительных приборов – офисные здания крупных компаний, в которых есть собственная высококвалифицированная служба эксплуатации, которая не допускает замены отдельных отопительных приборов на приборы с иными характеристиками, строго выдерживает заданные режимы эксплуатации и т. д.

В многоэтажных жилых зданиях алюминиевые радиаторы применять, как правило, не рекомендуется. Вообще, все модели алюминиевых радиаторов требуют жесткого соблюдения правил монтажа и эксплуатации.

Стоимость радиаторов из алюминиевых сплавов 2 000–2 600 руб./кВт. Доля потребления в России равна 16 %, в том числе 6 % составляет доля биметаллических и биметаллических с алюминиевыми коллекторами.

Для предотвращения возможных проблем, характерных для алюминиевых радиаторов, – газовыделений, электрохимической коррозии и т. д. – были разработаны биметаллические радиаторы. Эти отопительные приборы дороже алюминиевых примерно на 20–25 %. Биметаллические радиаторы бывают двух типов. У радиаторов первого типа (секционных, колончатых и блочных) полностью стальной коллектор. Этот стальной коллектор затем под большим давлением заливается алюминиевым сплавом. В результате у таких радиаторов образуется хорошо развитое внешнее оребрение, как у обычных алюминиевых. Секции собираются на стальных ниппелях. В результате со стороны теплоносителя нет контакта стали и алюминия. Эти приборы по эксплуатационным показателям равноценны чугунным радиаторам. Однако такие приборы достаточно сложны в изготовлении. Например, у стальных заготовок линейное тепловое расширение в два раза меньше, чем у алюминиевого оребрения. В результате этого даже небольшая ошибка при заливке алюминиевого сплава может привести к тому, что монтажная высота секции будет отличаться от номинальной, что делает сборку отопительного прибора невозможной в принципе. Есть и другие технологические сложности. Из-за этих сложностей некоторые производители используют только отдельные стальные детали, а сами коллекторы изготавливают из алюминия. В приборах такого типа газообразование в результате электрохимической коррозии полностью не предотвращается, хотя и значительно уменьшается.

Стоимость биметаллических радиаторов первого типа составляет 2 500–3 000 руб./кВт, второго типа – 2 400–2 800 руб./кВт. Доля на российском рынке указана выше.

За рубежом самым распространенным типом отопительных приборов являются стальные панельные радиаторы . Их достоинства – современный дизайн, широкая номенклатура, полная строительная готовность, высокая гигиеничность (модели без оребрения). Поставляются модели со встроенным термостатом.

Несколько вариантов приборов этого типа отечественного производства изготовлены из стали толщиной 1,4 мм и рассчитаны на максимальное рабочее избыточное давление теплоносителя 10 атм. Минимальное испытательное давление в этом случае составляет 15 атм. Здесь учитывается то обстоятельство, что для панельных радиаторов минимально допустимое нормируемое давление разрушения увеличивается не в 3 раза, по сравнению с максимальным рабочим давлением теплоносителя, как для литых отопительных приборов, а в 2,5 раза, поскольку отопительные приборы этого типа при повышении давления ведут себя несколько иначе. Уже при 9–10 атм. у них начинается потрескивание красочного слоя. Затем, после превышения величины давления свыше 15,5–16 атм. панельный радиатор начинает раздуваться. Разрушение прибора происходит обычно при давлении 25–30 атм. Таким образом, эти приборы выдерживают все заявленные параметры. Более того, благодаря пружинным свойствам конструкционного материала, эти отопительные приборы позволяют в некоторой степени гасить гидравлические удары.

Все модели стальных панельных радиаторов требуют жесткого соблюдения правил эксплуатации. Их стоимость составляет 800–1 300 руб./кВт, доля потребления в России – 15 %.

Конвекторы (настенные, напольные, с кожухом, без кожуха, стальные, с использованием цветных металлов) отличаются высокой надежностью в эксплуатации в отечественных условиях, могут использоваться в зависимых системах отопления зданий различного назначения. Кроме того, среди их достоинств – малая инерционность, широкая номенклатура, современный дизайн, низкая температура наружных элементов конструкции конвектора, исключается опасность ожогов. Приборы поставляются в полной строительной готовности, имеются модели со встроенным термостатом.

Среди конвекторов можно выделить два типа конструкций. У конвекторов первого типа кожух способствует образованию «эффекта тяги». При снятии кожуха теплоотдача отопительного прибора уменьшается на 50 %. У конвекторов второго типа кожух выполняет чисто декоративную функцию, его снятие не только не уменьшает теплоотдачу, но даже может повысить эффективность прибора. Кроме того, снятие кожуха способствует уменьшению загрязнения отопительного прибора, улучшает условия его очистки. Однако для того чтобы определить, какого типа конвектор установлен, можно ли снимать кожух, владельцам квартир следует проконсультироваться со специалистами.

Стоимость стальных конвекторов составляет 500–750 руб./кВт, конвекторов с медно-алюминиевым нагревательным элементом – 1 500–2 300 руб./кВт. Доля потребления в России – 16%.

Отдельно можно выделить специальные отопительные приборы – конвекторы, встраиваемые в конструкцию пола, вентиляторные конвекторы. Эти приборы предназначены в основном для зданий «элитного» класса и коттеджей. Их стоимость составляет 3 000–10 000 руб./кВт, доля потребления в России – 0,5–1 %.

Из опыта эксплуатации отопительных приборов известны случаи, когда из-за локального попадания струи холодного воздуха из окна, открытого в режиме зимнего проветривания, локально замерзали и лопались отопительные приборы. Обычно такому замерзанию подвержены чугунные и, в меньшей степени, алюминиевые радиаторы. Конвекторы в этом случае практически никогда не замерзают. Поэтому проветривание створкой окна с позиции защиты отопительных приборов от разрыва при замерзании достаточно опасно. Предпочтительнее использовать для проветривания традиционные для нашей страны форточки.

Для экономии тепловой энергии отопительные приборы могут оснащаться термостатами. Здесь необходимо обратить внимание на то, что термостат – это не запорная, а лишь регулирующая арматура, поэтому установка термостата ни в коем случае не ликвидирует необходимость установки шаровых кранов для отключения отдельных отопительных приборов.

Однако для экономии тепловой энергии в системах отопления одной лишь установки термостатов недостаточно. Термостат позволяет регулировать тепловую нагрузку в соответствии с фактическим тепловым балансом помещения, особенно большой эффект экономии тепловой энергии достигается в переходный период, когда в теплое время достаточно часты перетопы. Однако в случае отсутствия учета тепловой энергии установка термостатов обеспечивает в большей степени комфортные условия в обслуживаемом помещении, нежели экономию энергии, которая составляет всего около 5–8 %. При подключении каждой отдельной квартиры через коллекторы возможна установка поквартирного теплосчетчика. Эти теплосчетчики не предназначены для коммерческого учета тепловой энергии, но позволяют проводить взаиморасчеты с владельцами каждой квартиры с учетом показаний теплосчетчика на вводе в здание: по сопоставлению показателей общего и квартирных теплосчетчиков устанавливается, какую долю потребленной тепловой энергии оплачивает каждый жилец. Вообще в Москве принято решение об установке ИТП в каждом здании, и в каждом ИТП, в свою очередь, устанавливается теплосчетчик.

С установкой теплосчетчиков сопряжено множество проблем различного характера. Например, следует иметь в виду, что за рубежом процедура оплаты потребленной тепловой энергии по показаниям теплосчетчика часто устанавливается на государственном уровне. В нашей стране эта процедура не узаконена. Сами теплосчетчики стоят достаточно дорого, кроме того, необходима их периодическая проверка, которая также требует финансовых затрат. В результате для отдельно взятого жильца установка счетчика может быть с экономической точки зрения в ряде случаев нецелесообразна, хотя установка счетчика уже заставляет людей экономить тепловую энергию.

Еще одна проблема, которую требуется решить при установке теплосчетчика – выделение квартир, в которые установка счетчиков вообще нецелесообразна. В одном из регионов России была проведена реконструкция целого городского жилого квартала, в ходе которой во всех квартирах были установлены тахометрические теплосчетчики («вертушки»). Однако были применены теплосчетчики с чувствительностью 36 кг/ч. Эта чувствительность сопоставима с расчетным расходом теплоносителя для однокомнатной квартиры, и счетчики в однокомнатных квартирах просто не работали. В результате для однокомнатных квартир ввели оплату за тепловую энергию не по показаниям счетчика, а пропорционально площади квартиры, однако при этом в стоимость заложили и всю ту экономию, которая достигалась в 2–3-комнатных квартирах.

По ряду зарубежных данных, опыт эксплуатации многоквартирных зданий в Европе показал, что при расчете системы отопления на перепад 90–70 °С установка теплосчетчиков оправдана только в квартирах, площадь которых превышает величину 100 м 2 (разумеется, в данном случае более правильно говорить о нагрузке квартиры, но, поскольку здесь речь идет об однотипных квартирах с хорошей теплозащитой, герметичными окнами и т. д., то можно условно говорить про площадь). В некоторых странах на уровне нормативных документов разрешено не устанавливать счетчики в квартирах площадью менее 100 м 2 , в связи с чем относительно дешевые муниципальные квартиры ограничиваются этой площадью.

Если нет возможности установить теплосчетчик, учет потребленной тепловой энергии может производиться посредством «распределителей тепловой энергии», точнее, распределителей стоимости потребленной теплоты. Эти приборы не являются счетчиками, показывающими общее количество потребленной тепловой энергии, а позволяют определить стоимость теплоты, потребленной каждой отдельной квартирой. Однако здесь должна быть четко и однозначно определена процедура оплаты. Должно быть законодательно закреплено, в каких пропорциях оплачивается отопление отдельной квартиры и мест общего пользования. Например, в европейских странах, в отличие от России, узаконено, какую долю должен доплачивать владелец квартиры за отопление общественных зон – лестничных клеток, вестибюлей, помещений для колясок и велосипедов и т. д.

При установке распределителей определенные трудности возникают с определением возможных мест их установки (например, на каком уровне они должны быть установлены – одна треть от высоты прибора, посередине и т. д.). Приборы европейского производства рассчитаны в основном для установки на панельные или трубчатые радиаторы. Установка этих приборов на конвекторы требует пересчета показаний. Кроме того, эти приборы не рассчитаны на применение в системах отопления, в которых движение теплоносителя осуществляется по схеме «снизу-вверх», поскольку распределение теплоносителя в отопительном приборе при такой схеме будет отличаться от распределения теплоносителя в приборе, подключенном по схеме «сверху-вниз». Очевидно, что для расчета потребленной тепловой энергии в последнем случае требуются специальные расчетные коэффициенты, причем свой коэффициент на каждую длину отопительного прибора.

Распределители бывают двух типов – с электронным датчиком температуры и испарительного типа, более дешевые. При использовании счетчиков испарительного типа необходимо, чтобы к ним был обеспечен доступ контролирующей организации. Поскольку счетчики установлены внутри квартиры, доступ к ним зачастую невозможен. Электронные счетчики позволяют организовать передачу данных по радиоканалу, поэтому для снятия показаний доступ в каждую квартиру не требуется.

Еще одна проблема, связанная с установкой теплосчетчиков и расчетами за фактическое теплопотребление, как показал в том числе и зарубежный опыт, ряд владельцев квартир отключают отопление, особенно в случае своего отсутствия в квартире, и обогрев квартиры осуществляется только за счет теплопоступлений из соседних квартир. Разумеется, в этом случае возрастают затраты на отопление владельцев этих квартир. Один из возможных выходов здесь – порядок оплаты, когда определенная доля оплачивается пропорционально площади квартиры, часть – на отопление общественных зон и часть – по показаниям квартирных теплосчетчиков или распределителей.

Целесообразно ли устанавливать автоматический терморегулятор на отопительных приборах при зависимом присоединении системы отопления к тепловым сетям?

С точки зрения создания комфортных условий в помещениях и экономии энергии установка автоматических терморегуляторов целесообразна в любом случае. Однако необходимо определить, позволяет ли качество воды, циркулирующей в тепловых сетях, использовать данную регулирующую арматуру. Если в сетевой воде содержится большое количество загрязнений, предпочтительнее использовать ручные терморегуляторы.

Обогрев помещения невозможно представить без отопительных приборов, представленных на рынке в достаточно широком видовом разнообразии. Для того, чтобы выбрать для себя наиболее подходящий вариант, приходится взять в учет целый ряд факторов.

Какие бывают

Классификация отопительных приборов осуществляется по следующим критериям:

• Тип теплоносителя. Может быть жидким или газообразным.
• Материал изготовления.
• Технические характеристики. Имеются в виду размеры, мощность, особенности установки и наличие регулируемого нагрева.

При выборе оптимального варианта необходимо отталкиваться от особенностей отопительной системы дома и эксплуатационных условий. При этом должен соблюдаться весь перечень требований и норм, касающихся приборов обогрева. Наряду с мощностью изделий большое значение имеет специфика их монтажа. При отсутствии подачи газа и возможности обустройства водяного отопления остается еще вариант с электрическими обогревателями.

Устройство водяной системы отопления

Водяное отопление является наиболее распространенным способом обогрева зданий. Это объясняет наличие в продаже значительного разнообразия разновидностей приборов отопления для водяных контуров. Причины кроются в хорошем уровне КПД этих изделий, а также разумными расходами на покупку, установку и эксплуатацию обслуживания. Конструкции этих обогревающих приборов очень схожи между собой. Сердцевиной каждого из них является полость: по ней циркулирует горячая вода, нагревающая поверхность батареи. Далее в действие вступает процесс конвекции, транслирующий тепло на всю комнату.

Радиаторы для водяных систем отопления могут изготовляться из следующих материалов:

1. Чугуна.
2. Стали.
3. Алюминия.
4. Комбинации материалов (т.н. «биметаллические батареи»).

Любой из этих видов отопительных приборов обладает своей спецификой. В каждом конкретном случае нужно учитывать площадь обогреваемого помещения, особенности установки, качество и тип используемого теплоносителя (к примеру, в некоторых случаях используют антифриз). Для регуляции мощности батарей предусмотрена возможность наращивания или отсоединения секций. Желательно, чтобы длина одного радиатора не превышала 1,5-2 метра.

Батареи из чугуна

Чугунный тип отопительных приборов относится к наиболее распространенным вариантам комплектации отечественных централизованных систем. Его предпочитали другим разновидностям в основном из-за дешевизны. В дальнейшем приборы данного типа стали постепенно вытесняться устройствами с более высоким коэффициентом теплоотдачи (у чугунных батарей он всего 40%). В настоящее время радиаторами из чугуна в основном оснащаются системы старого образца. Что касается современных интерьеров, то в них можно встретить дизайнерские чугунные модели.

К сильным сторонам устройства отопительных приборов можно отнести значительную площадь поверхности, через которую происходит передача энергии от теплоносителя в окружающее пространство. Еще одно заметное преимущество – долговечность чугунных батарей: они способны прослужить без проблем 50 и более лет. Недостатки также имеются, и их немало. Во-первых, теплоноситель используется в очень больших объемах (до 1,5 л на каждую секцию). Разогревается чугун не спеша, поэтому приходится ожидать, пока после включения котла тепло начнет поступать в комнаты. Ремонтировать такие батареи непросто, и чтобы максимально снизить вероятность поломок, их приходится чистить каждые 2-3 года. Монтажные работы утруднены большим весом радиаторов.

Батареи из алюминия

Алюминиевые устройства отличаются очень высокой теплоотдачей, что позволяет доводить мощность одной секции до 200 Вт. Этого вполне достаточно для полноценного обогрева 1,5–2 м 2 жилой площади. К достоинствам батарей из алюминия можно отнести также их дешевизну и небольшую массу, что заметно упрощает монтажные работы. По длительности эксплуатации алюминиевые приборы почти в два раза уступают своим чугунным аналогам (могут прослужить не более 25 лет).

Биметаллические батареи

Сильной стороной биметаллических конструкций являются специальные конвекционные панели, способствующие увеличению качества циркуляции воздушных потоков. Кроме того, приборы данного типа могут оснащаться специальными регуляторами, с помощью которых можно увеличивать или уменьшать расход теплоносителя. Установочные работы по своей простоте напоминают монтаж алюминиевых радиаторов. Каждая из секций обладает мощностью на уровне 180 Вт, обеспечивая отопление 1,5 м 2 площади.

В некоторых случаях использование приборов водяного типа отопления встречается с серьезными трудностями. К примеру, биметаллические радиаторы нельзя устанавливать в системах, где в качестве теплоносителя применяют антифриз. Эти незамерзающие жидкости, оберегающие трубы от размерзания, способны оказывать разрушающее воздействие на внутренность батарей. Также следует брать во внимание дороговизну этого варианта отопления.

Электрические виды обогревателей

В тех случаях, когда с организацией водяного отопления возникают проблемы, принято использовать электрические обогреватели. Они также представлены несколькими разновидностями, отличаясь друг от друга мощностью и способом отдачи тепла. Наиболее весомым недостатком бытовых отопительных приборов такого рода являются большие затраты потребляемого электричества. При этом нередко требуется прокладка новой проводки, рассчитанной на возросшие нагрузки. Если общая мощность всех электронагревателей превосходит 12 кВт, технические нормы предусматривают организацию сети с напряжением 380 В.

Конвекционный тип отопительных приборов

Для электрических обогревателей конвекционного типа характерна способность обогревать помещения с большой скоростью, чему содействуют циркулирующие потоки теплого воздуха. Нижняя часть приборов оснащается специальными отверстиями для засасывания воздушных потоков, для нагревания которых используются ТЭНы (теплый воздух выходит через верхнюю насечку). Мощность современных отопительных приборов данного типа колеблется в пределах 0,25-2,5 кВт.

Масляные радиаторы

В работе масляных электронагревателей также применяется принцип конвекции. Внутрь аппарата заливают специальное масло для нагрева ТЭНом. Для регулировки нагревания зачастую применяется термостат, выключающий питание по достижению нужной температурной отметки. Приборы на масле отличаются высокой инерционностью. Это проявляется в медленном разогреве прибора и в таком же медленном остывании после прекращения подачи электричества.

Температура поверхности обычно нагревается до 110–150 градусов, что предусматривает соблюдение правил безопасности. Такой прибор запрещается устанавливать впритык к возгораемым поверхностям. Масляные радиаторы оснащены удобной регулировкой интенсивности нагрева, рассчитанной на 2–4 режима работы. Держа в памяти мощность одной секции (150–250 кВт), выбрать оптимальную модель для обогрева конкретной комнаты совсем не сложно. Максимальная мощность такого прибора ограничена 4,5 кВт.

Инфракрасный обогрев

Выбор отопительных приборов инфракрасного типа приносит следующие дивиденды:

• Экономия электроэнергии до 30%, если сравнивать с обычными электрическими приборами.
• Кислород в воздухе не сгорает.
• Помещение нагревается за считанные минуты.

Классифицируют инфракрасные приборы по способу трансляции волн. В новых отопительных приборах передача излучения в окружающее пространство осуществляется благодаря резисторным проводникам, установленным на специальной пленке. Мощность теплых матов может достигать 800 Вт/м 2 . Пленочные обогреватели удобны тем, что с их помощью можно организовывать теплые полы.

Что касается карбоновых излучателей, то в них волны испускаются спиралями из герметичной прозрачной колбы. Мощность таких приборов находится в пределах 0,7-4,0 кВт. Мощность карбоновых обогревателей на порядок выше, что предусматривает более жесткие меры пожарной безопасности.

Обогрев газом

В целях экономии финансов можно использовать газовые обогреватели. Простейшая их разновидность - газовый конвектор, который коммутируется к магистральному газопроводу или баллону со сжиженным пропаном. Горелка прибора полностью защищена от контакта с окружающей атмосферой: для подачи кислорода в этом случае используют специальную трубку, которую выводят на улицу через отверстие в стене. Для данных приборов характерна большая мощность (не менее 8 кВт) и дешевизна эксплуатации. Среди слабых сторон газовых обогревателей можно выделить обязательность постановки на учет в контролирующих ведомствах, необходимость эффективного вентилирования и потребность в регулярной чистки форсунок.

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.

Чтобы в жилище пришло долгожданное тепло, недостаточно просто сжечь топливо в топке и загрузить теплоноситель полученными калориями. Необходимо без неоправданных потерь передать драгоценный груз нуждающимся в нем помещениям. Именно такой работой заняты отопительные приборы.

Важнейшее место среди них занимают приборы водяного отопления . Вода в качестве теплоносителя имеет немало достоинств: обладает высокой текучестью, экологически безупречна, доступна.

Нагревательные приборы гидравлических систем отопления – это радиаторы, конвекторы и водяные (не путать с электрическими!) теплые полы. Есть еще гладкие и чугунные ребристые трубы, но они используются преимущественно для обогрева производственных зданий.

Радиатор в переводе с латинского – «излучающий», до 30% теплового потока он отдает в виде излучения, остальное – в виде конвекции. У конвектора на давшее ему имя явление конвекции (от латинского convectio – принесение, доставка) приходится свыше 90% теплового потока. В городских квартирах и современном загородном жилье отопительные приборы – главные «действующие герои» систем отопления. В городских квартирах и современном загородном жилье отопительные приборы – главные элементы систем отопления. Отопительные приборы за редким исключением всегда на виду, и дизайн для них немаловажен. Ему, по мнению маркетологов, отдают приоритет до 50% покупателей. Впрочем, плохо поддающаяся нормированию красота – важная, но не единственная характеристика, на которую обращает внимание покупатель.

Выбор отопительного оборудования

В первую очередь, покупатель обращает внимание на тепловую мощность прибора. . В последние годы заметно улучшилась теплоизоляция помещений . Результат – на их обогрев тратится значительно меньше тепловой энергии, чем десятилетие назад. Но за это же время в наших квартирах зримо умножилось количество бытовых приборов (компьютеры, микроволновые печи, аудиосистемы и т. д.), чье суммарное влияние на температуру воздуха в помещении невозможно игнорировать.

nota bene ОДНОТРУБНЫЕ И ДВУХТРУБНЫЕ СИСТЕМЫ

В однотрубной системе отопительные приборы подключаются последовательно. Как следствие, к каждому последующему теплоноситель приходит более холодным, чем к предыдущему. То есть температура зависит от удаленности радиатора от источника тепла. Регулированию такая система поддается с трудом, а используемые в ней отопительные приборы должны обладать малым гидравлическим сопротивлением. При двухтрубной системе отопления теплоноситель подводится по одной трубе, а отводится по другой, что позволяет осуществлять параллельное, независимое подсоединение нагревательных приборов. Еще одно преимущество «двухтрубки» в том, что она позволяет поддерживать в системе малые рабочие давления, увеличивая тем самым срок службы коммуникаций и делая возможным использование более дешевых тонкостенных радиаторов. Такие схемы наиболее распространены в странах Западной Европы. В России же, особенно в домах, возведенных в 1950–80-е годы, преобладают однотрубные системы.

Поэтому и сегодня проблема поддержания оптимальной температуры, возможность ее корректирования актуальна. Потребителю нужно регулируемое тепло. Тепло, способное привести к разумному компромиссу два стоящих в оппозиции желания – не ощущать дискомфорта и поменьше платить за дорожающую с каждым годом тепловую энергию. Такое тепло приносят в дом легко управляемые, адекватно реагирующие на изменения температуры воздуха отопительные приборы (совсем хорошо, если они работают в автоматическом режиме).

Аксиомой является и то, что потребитель должен получать абсолютно безопасное тепло. То есть полностью исключающее даже минимальную возможность механических и термических травм. Современный отопительный прибор должен быть приятен не только внешне, но и на ощупь. Несмотря на то что температура циркулирующей в нем воды может приближаться к 90–95 °C , температура кожуха не должна превышать абсолютно безопасных 40–45 °C . Это важно и для мебели, и для электрических приборов, которые нежелательно размещать рядом с отопительными. Современные радиаторы и конвекторы свели прежде довольно обширную «зону отчуждения» к нулю. И теперь в непосредственной близости от них можно безо всякой боязни размещать телевизоры, холодильники и даже дорогостоящую кожаную мебель.

Для современного горожанина, проводящего в четырех стенах почти двадцать четыре часа в сутки, очень важно, чтобы его согревало еще и здоровое тепло. Более низкая, чем у старых привычных батарей, температура наружной поверхности и увеличение доли конвекции – вот два основных фактора, обеспечивающих более равномерное распределение температуры воздуха в помещении, ликвидирующих причины появления сквозняков, а также способствующих естественной нормализации влажности, предотвращению образования в помещении плесени и грибков и, как результат, улучшению самочувствия людей, которые в этих помещениях живут.

Системы водяного отопления имеют тенденцию к уменьшению своих размеров, что в принципе не сказывается на подаче тепла.

Дизайн отопительных приборов – это не только выразительные формы или радующая глаз окраска, но и небольшие размеры. Эволюция отопительных приборов по пути уменьшения их массы и объемов происходит не из одних эстетических соображений. Маленький размер – это еще и экономично. Меньше отопительный прибор (то есть его собственная масса и количество единовременно содержащегося в нем теплоносителя), значит, меньше его тепловая инерция, он быстрее реагирует на изменение температуры, перестраиваясь в нужный режим. Например, система отопления с медно-алюминиевыми радиаторами JAGA выходит на полную мощность всего лишь за 10 минут.

Доведенное до абсолюта желание минимизировать занимаемый отопительным прибором объем выражается в производстве серий mini, представленных в ассортименте многих производителей. Эти приборы столь малы (их высота всего 8–10 см), что их можно попросту спрятать под полом, что, впрочем, совсем необязательно – радиатор или конвектор могут служить украшением интерьера ничуть в не меньшей степени, чем стильная межкомнатная дверь, оригинальный светильник или панно на стене. А вот скрыть под кожухом коммуникации (вентили и подводку) вполне разумно при любых размерах.

Из чего же их делают?

Радиаторы и конвекторы изготавливают из различных материалов – стали, чугуна, алюминия, сочетания нескольких металлов (биметаллические радиаторы).

Выбирая радиатор для своего дома, необходимо обратить внимание на следующие характеристики:

• рабочее и испытательное (или опрессовочное) давление; обычно их соотношение находится в промежутке 1,3–1,5;
• номинальный тепловой поток (поток, определяемый при нормированных условиях: температурный напор – 70 °C , расход теплоносителя – 0,1 кг/с при его движении в приборе по схеме «сверху вниз», атмосферное давление – 1013,3 ГПа);
• размеры (длина, высота, глубина, межцентровое расстояние);
• массу и производную от нее величину – удельную материалоемкость (измеряется в кг/кВт);
• стоимость.

Радиаторы

Чугунные радиаторы. Чугун обладает высокой теплопроводностью. В силу этих причин изготовленные из него отопительные приборы можно использовать в системах с большими перепадами давления и плохой подготовкой воды (повышенная агрессивность, загрязненность, кусочки окалины). Как раз всеми этими качествами обладают преобладающие в многоэтажном строительстве однотрубные системы.

Чугунные радиаторы выпускаются уже более 100 лет. Это своего рода классика, на которой «воспитывалось» не одно поколение наших сограждан, обычно называвших этот отопительный прибор батареей. До 1960-х из батарей формировался почти весь ассортимент отопительных приборов в нашей стране. И сегодня этот, многими преждевременно списанный со счетов отопительный прибор все еще удерживает за собой до 70% российского рынка.

Современные радиаторы отопления обладают хорошим дизайном и большой теплоотдачей.

В нашей стране чаще всего используют чугунные радиаторы, состоящие из двухканальных, соединяемых друг с другом секций. Количество секций определяется расчетной поверхностью нагрева. Применяют также одноканальные, а за рубежом многоканальные (до 9 каналов в одной секции) чугунные радиаторы.

К их недостаткам относят большой вес, значительный процент заводского брака – трещины и каверны, образующиеся в результате некачественного литья и сокращающие потенциально очень продолжительный срок эксплуатации. Согласно нормативам, гарантийный срок эксплуатации радиаторов – 2,5 года со дня сдачи объекта в эксплуатацию или продажи в пределах гарантийного срока хранения, а производители и продавцы обещают по меньшей мере несколько десятилетий безупречной службы этих приборов. Иногда чугунные радиаторы упрекают в отсутствии привлекательного внешнего вида (вспомните: «батарея-гармошка»). Однако использование современного дизайна и порошковых красок способно придать шарм и этим ветеранам.

Системы, в которых задействованы чугунные радиаторы, из-за большой тепловой инерционности поддаются регулированию не без труда. Хотя и из этой ситуации есть выход, и в некоторых моделях за счет уменьшения емкости секций удается эффективно использовать терморегулирующие элементы (таковы, например, термостаты RTD-G, RTD-N фирмы Danfoss).

В данном классе отопительных приборов преобладает отечественная продукция. Среди зарубежной можно выделить чугунные секционные радиаторы фирм Roca (Испания), Viadrus (Чехия), Biasi (Италия), «Сантехлит» (Белоруссия), турецкие радиаторы Ridem .

Стальные панельные радиаторы формируются из двух отштампованных листов. В нашей стране их производство началось в 1960-е годы. От секционных чугунных их отличают меньшие вес (удельная масса на 1 кВт примерно втрое ниже) и тепловая инерция. Считаются «неженками», поскольку более чувствительны к возникающим при остановке или запуске системы гидравлическим ударам и побаиваются коррозии, провоцируемой частыми сливами или высоким содержанием кислорода в теплоносителе. В системах, где имеют место многократные скачки давления «выше ординара», рассчитывать на долгий срок службы стальных панельных радиаторов не приходится. Обычно рабочее давление приборов этого типа не превышает 9 атм.

мнение эксперта В.В. Котков
коммерческий директор Группы компаний «ХитЛайн»

Можно утверждать, что доля прогрессивных (по отношению к преобладающим пока классическим чугунным) конструкций радиаторов возрастает. Сегодня в Европе ежегодно производится до 5 млн секций алюминиевых радиаторов. В значительной степени развитие этого производства стимулируется российским рынком, где спрос на них ежегодно увеличивается на 5–10%. Поэтому ведущие западные компании стараются максимально адаптировать свою продукцию к российским условиям (существующим в нашей стране проблемам с водоподготовкой, высокому нестабильному давлению в системах центрального отопления и т. д.). Хотя, по традиции, многие российские строительные компании отдают приоритет чугунным радиаторам, неуклонно увеличивается число фирм, работающих с алюминиевыми. Ведь алюминиевый радиатор – это не просто частное техническое решение, но решение целого комплекса проблем, связанных с экономичностью, безопасностью и дизайном. Он способен вписаться в современный интерьер, его не нужно маскировать, тратя на это немалые средства.

Широкое применение стальные панельные радиаторы находят в малоэтажном строительстве. Особенно уместны они при двухтрубной системе отопления, которой отдают предпочтение в коттеджном строительстве. В многоэтажных домах их резонно устанавливать при наличии индивидуального теплового пункта, т. е. котельной. Три четверти продаж стальных панельных радиаторов приходится на частного застройщика, элитное жилье и гражданские здания. Наиболее известны в нашей стране модели фирм: VSZ (Словакия), Dia Norm, Preussag, Kermi (Германия), Korado (Чехия), DeLonghi (Италия), Stelrad (Голландия), Purmo (Польша), Roca (Испания), DemirDokum (Турция), Impulse West (Англия, но сборка в Италии), Dunaferr (Венгрия).

Трубчатые и секционные радиаторы внешне похожи, хотя конструктивно различаются – в трубчатых секции как таковые отсутствуют, а трубки соединены двумя монолитными коллекторами. Те и другие имеют привлекательный вид и органично вписываются практически в любой интерьер. Обтекаемые формы радиатора исключают возможность получения травм человеком. Малая емкость секций способствует эффективной терморегуляции. А если некоторые из его элементов изготовлены из оребренной трубы, то удается, не меняя линейных размеров, существенно увеличить мощность радиатора.

Рабочее давление трубчатых стальных радиаторов выше, чем у панельных, – 10 и более атм.

На нашем рынке этот вид радиаторов представлен преимущественно немецкими торговыми марками Bemm, Arbonia, Kermi .

Алюминиевыми называют радиаторы, изготавливаемые из сплава алюминия с кремнием (содержание самого алюминия от 80 до 98%). Алюминий – материал, обладающий высокой теплопроводностью, но предъявляющий повышенные требования к химическому составу теплоносителя. Недостатком радиаторов из алюминиево-кремниевого сплава с повышенным содержанием кремния является генерация водорода при контакте с водой. Прекрасное дизайнерское исполнение большинства радиаторов несколько портит устанавливаемый на каждом приборе автоматический клапан для спуска воздуха, т. к. в процессе эксплуатации происходит активное выделение водорода.

Значительную часть российского рынка алюминиевых радиаторов занимает продукция итальянских фирм: Rovall, Industrie Pasotti, Global, Alugas, Aural, Fondital, Giacomini, Nova Florida . Также представлены испанские радиаторы Roca, чешские Radus, английские Wester и др.

Биметаллические радиаторы. Внешне похожи на алюминиевые. Секции состоят из двух тонкостенных стальных труб (каналов для прохода теплоносителя), спрессованных под давлением с высококачественным алюминиевым сплавом. Логика этого симбиоза основывается на том, что алюминий обладает высокой теплопроводностью, а сталь прочностью, гарантирующей работу прибора при сверхнормативном давлении. Фактическими монополистами в производстве биметаллических радиаторов являются итальянские фирмы. Наиболее известная торговая марка – Sira.

Биметаллические радиаторы одновременно прочны и эффективны.

Конвекторы. Основа конструкции конвектора – заключенный в кожух нагревательный элемент. Подтекая к нему снизу, охлажденный комнатный воздух нагревается и поднимается вверх. Благодаря этому более 90% тепла передается конвекцией.

Наибольшее распространение конвекторы получили в автономных системах. Они особенно эффективны при невысоких температурах теплоносителя. Так, им по силам прогреть помещение при температуре воды всего лишь в 40 °C . Для удобства пользователя конвектор оснащается воздушным клапаном и сливной трубкой. Встроенный термостат и регулятор напора воды делают его эксплуатацию экономичной.

Конвектор особенно гармонично вписался в современную архитектурную среду, активно использующую большие окна, эркеры, зимние сады и т. д.

Конструктивно он может иметь четыре решения. Радиаторные конвекторы – комбинация двух приборов, отраженная в самом названии. Их устанавливают около окон, на полу или на небольших подставках. Плинтусные конвекторы располагаются в полу под большими окнами. Малая высота (90–100 мм) не требует ниш, а слабый конвективный поток можно усилить медленно вращающимся вентилятором. Конвекторы, заглубленные в пол, – оптимальный вариант для жилых помещений на первых этажах. Прибор помещается в подобие шахты, проходящий вдоль окна холодный воздух беспрепятственно попадает в конвектор, а поток теплого воздуха обеспечивает естественную циркуляцию в помещении. И наконец, конвекторы, закрытые декоративным экраном. В отличие от радиаторов, закрытый конвектор ничуть не теряет в теплоотдаче, напротив, экран способствует увеличению тяги.

Трубы для водяного отопления

Функционирование отопительных приборов гидравлических систем невозможно без труб. Первые полимерные (поливинилхлоридные) трубы были изготовлены в 1936 году в Германии. Первый трубопровод из них был построен там же в 1939-м. Но активное внедрение полимерных труб в системы водоснабжения и отопления началось с середины 1950-х годов, а в нашей стране с начала 1970-х годов.

Как для систем с использованием классических радиаторов, так и для теплых полов наилучшим образом подходят трубы из сшитого полиэтилена. Они не боятся кратковременного повышения температуры до +110 °C (нормальная температура их эксплуатации составляет обычно +95 °C ). При всех достоинствах у них один минус – высокая цена.

Используют в системах отопления и пропиленовые трубы . Но при этом следует учитывать высокий коэффициент теплового расширения материала. Срок службы полимерных труб может достигать 30 и более лет. Прокладка должна быть скрытой: их прячут в плинтусах, шахтах, каналах или в конструкции полов. Если в системах отопления используются полимерные трубы, то для того чтобы защитить их от превышения параметров теплоносителя, следует предусмотреть установку приборов автоматического регулирования.

Достоинства пластмассовых и металлических сочетают в себе металлопластиковые трубы. Они сочетаются с другими материалами, не пропускают кислород, а за счет гладкой внутренней поверхности сопротивление протеканию у них меньше, чем у стальных, что в условиях массового применения позволяет сэкономить немало энергии. Гарантийный срок службы – не менее 20 лет, но, как правило, в реальности он достигает 30–50 лет. Для сравнения, по данным Госстроя РФ, оцинкованные стальные трубы во внутренних системах служат в среднем 12–16 лет, а «черные» – вдвое меньше.

Kонкурирующие приборы систем водяного отопления

Тип прибора отопления Марки Цена за условную единицу оборудования, мощностью 1 кВт (в евро) Стальной трубчатый радиатор Arbonia Kermi «ТЕРМО-РС», «БИТЕРМО-РС» 100–160 80 Медно-алюминиевый радиатор (Бельгия, Россия) JAGA, «Изотерм» 100 Биметаллический радиатор (Россия, Чехия) SIRA, Style, Bimex 85–95 Радиатор алюминиевый литой (Италия) Elegance, Nova Florida, Calidor Super, Sahara Plus, Global MIX, Global VOX 64–75 Радиатор алюминиевый экструзионный (Италия, Россия) Opera РН («Ступинский радиатор») 63 50 Стальной панельный радиатор Kermi, Korado, DeLongi, Stelrad 50 Конвектор (Россия) «ТБ Универсал» 25 Чугунный радиатор МС-140 Demir Dokum, Roca 25 65

Tеплые полы

От труб логично совершить плавный переход к водяным теплым полам. Эта система отопления обладает многими достоинствами. Во-первых, низкая (40–55 °C ) температура теплоносителя способствует экономии энергии. Во-вторых, благодаря участию в эмиссии тепла всей поверхности пола обеспечивается почти идеальное горизонтальное и близкое к идеальному вертикальное распределение температур. Так, если температура поверхности пола составит 22–25 °C , то температура воздуха на уровне головы – 19-22 °C . Люди, согласно исследованиям гигиенистов, чувствуют себя наиболее комфортно, если голове немного холоднее, чем ногам. В жаркое время года, пуская по трубопроводам воду с температурой 10–12 °C , можно эффективно охлаждать помещение. В-третьих, водяные теплые полы дают возможность рационального использования площади жилого помещения.

В новых зданиях с наливными бетонными полами система напольного отопления состоит из нескольких слоев: бетонная плита, гидро-, звуко- и теплоизоляция, пленка, трубы, бетонная стяжка (используется самый обычный бетон марки не ниже М-300), цементный слой для выравнивания пола и покрытие. В старых зданиях используют метод сухой прокладки, когда отопительные трубы устанавливают в изоляции несущего слоя в специальных металлических пластинах, обеспечивающих равномерное распределение тепла.

Водяной теплый пол можно установить и под деревянным, смонтированным по балкам перекрытия. Для этого из доски, ДСП, влагостойкой фанеры или ЦСП (цементно-стружечной плиты толщиной не менее 20 мм) делается черновой пол.

Крепление труб в контурах осуществляется с помощью арматурной сетки и проволоки, крепежной ленты и монтажных скоб.

В соответствии с российскими нормами, средняя температура обогреваемого пола не должна превышать 26 °C . Поэтому, прежде чем поручать водяному теплому полу роль основной системы отопления, необходимо тщательно рассчитать, хватит ли для помещения «снимаемого» с него тепла или все же необходима дублирующая система.