Радиаторы отопления

 

В настоящее время на рынке представлен широкий спектр отопительных радиаторов различных конструкций и производителей. Отопительным приборам приходиться работать в различных условиях. Самые жесткие условия работы отопительных радиаторов в городской системе центрального отопления. Это связано с высоким и нестабильным давлением в системе центрального отопления, высокой химической агрессивностью и засоренностью теплоносителя. Гидроудары в такой системе если не разрушают недостаточно прочные отопительные приборы сразу, то значительно уменьшают их срок службы. Вода в городских системах отопления насыщена кислородом, она, как правило, жесткая, содержит массу твердых частиц и имеет ненормальный кислотный показатель pH. Все это способствует усиленной коррозии и абразивному износу радиаторов изнутри. Перед сезонным запуском систему центрального отопления проверяют на герметичность - опрессовывают при давлении, превышающем рабочее в 1,5 раза. Импортные устройства надо приобретать с значительным запасом по рабочему давлению, поскольку они испытываются с нагрузкой, на 20% меньшим чем у нас. Выбирая отопительные приборы следует учитывать перечисленные факторы и уделять особое внимание прочности и коррозионной стойкости радиатора.

 

Рассмотрим основные типы отопительных приборов, применяемых в системах водяного отопления:

 

Чугунные радиаторы

Чугунные секционные отопительные радиаторы предназначены для систем центрального отопления жилых, общественных и производственных зданий повышенной этажности. Они отличаются значительной тепловой мощностью на единицу длины прибора и, соответственно, компактностью. Чугунные радиаторы также мало восприимчивы к плохому качеству теплоносителя и стойки к коррозии.

Чугунные радиаторы прочны и достаточно долговечны. Их большая масса, с одной стороны, обеспечивает им высокую теплоёмкость и, соответственно, тепловую инерционность, позволяя сглаживать резкие изменений температуры в помещении; однако она же является и недостатком, создавая трудности при монтаже или обслуживании. Из недостатков следует отметить тенденцию межсекционных прокладок к деградации, а при длительной эксплуатации (40 лет и выше) возможно разрушение радиаторных ниппелей). Чугунным радиаторам требуется периодическая покраска; кроме того, стенки внутренних каналов шершавые и пористые, что со временем приводит к образованию налёта и падению теплоотдачи.

 

Алюминиевые радиаторы

Алюминиевые радиаторы — самые эффективные на сегодняшний день тепловые приборы. Их эффективность связана с высокой теплопроводностью алюминия и развитой поверхностью оребрения радиатора. Практически все современные радиаторы, рассчитанные для работы в системах центрального отопления, имеют рабочее давление более 12 атм, опрессовочное более 18 атм.

К достоинствам алюминиевых радиаторов относится лёгкость, небольшие размеры, высокое рабочее давление, максимальный уровень теплоотдачи, большая площадь сечения межколлекторных трубок.

Существенным недостатком алюминиевых радиаторов является коррозия алюминия в водной среде, особенно ускоряющаяся при контакте двух разнородных металлов или наличии в отопительной сети блуждающих токов.

Алюминий является активным металлом, и если покрывающая его поверхность оксидная плёнка оказывается нарушенной, то при контакте с водой последняя разлагается с выделением водорода. Если отопительный прибор герметично закрыт, возрастающее давление газа может привести к разрыву радиатора. C этим явлением борются при помощи полимерного покрытия контактирующих с водой поверхностей; оно также улучшает антикоррозионные свойства, позволяя работать на теплоносителе с уровнем pH от 5 до 10; уменьшает гидродинамическое сопротивление, предотвращает засоры и налипания. В случае, если внутреннее полимерное покрытие отсутствует, запрещается перекрывать краны на подводящих трубах.

Алюминиевые радиаторы чаще всего делят на три основных типа: литые с цельными секциями, экструдированные с механически соединенным набором секций и комбинированные, сочетающие в себе качества обоих этих типов. Биметаллические алюминиевые радиаторы, производимые из алюминия и стали, предназначены для работы в условиях высокого рабочего давления.

 

Цельные алюминиевые радиаторы

Эти радиаторы конструктивно состоят из профилей, изготовленных экструзией и соединённых между собой сваркой. Используемый в них алюминий не требует каких-либо добавок, и поэтому сохраняет свою пластичность; соответственно, внешние ударные воздействия и внутренние гидроудары не вызывают сколов рёбер и растрескиваний таких радиаторов. Отсутствие межсекционных прокладок в таких радиаторах придаёт им прочность и надёжность, а при наличии внутреннего полимерного покрытия их долговечность может превосходить долговечность чугунных радиаторов. Однако поскольку их конструкция является неразборной, они не могут быть наращены в процессе эксплуатации.

 

Секционные алюминиевые радиаторы

Такие радиаторы конструктивно состоят из секций, изготовленных литьём под давлением, которые соединяются между собой с помощью резьбовых соединительных элементов (ниппелей); межсекционное соединение герметизируется с помощью прокладок из паронита, высокотемпературного силикона или иных материалов. Секционность предоставляет возможность нарастить радиатор в ходе эксплуатации или заменить повреждённую секцию, однако наличие межсекционные соединений отрицательно сказывается на надёжности; помимо этого, внутренняя поверхность секций отличается большей шероховатостью.

 

Биметаллические секционные радиаторы

Идея использовать два материала с взаимодополняющими свойствами находит широкое применение в технике. Так обстоят дела и с отопительным оборудованием. Одну из главных позиций среди отопительных радиаторов, представленных на рынке, занимают биметаллические модели. Благодаря прочности стали, усиливающей конструкцию, эти приборы выдерживают высокое рабочее давление, характерное для систем отопления стран СНГ. Стальная начинка стойко переносит агрессивный теплоноситель, а алюминий, обладающий высокой теплопроводностью, улучшает теплоотдачу отопительного прибора и уменьшает его инерционность, то есть радиатор быстрее нагревается и соответственно быстро отдает тепло. К тому же алюминий высокотехнологичен, ему можно придать любую форму, отлить оребрение сложной конфигурации. По совокупности показателей биметаллический радиатор - оптимальный выбор для жестких условий эксплуатации. Теплоотдача биметаллических радиаторов в 1,5-2 раза выше, чем у лучших стальных таких же размеров. Биметаллические радиаторы легкие, изящные, дизайн имеют не хуже алюминиевых, а прочность в несколько раз больше.

Вышеперечисленное в полной мере относится только к полноценным биметаллическим приборам с цельным сварным стальным каркасом. Секция такого радиатора представляет собой цельный стальной каркас, залитый под высоким давлением алюминиевым сплавом. Горизонтальные коллекторы и вертикальные каналы представляют собой стальную сварную конструкцию, и теплоноситель контактирует только со сталью, поэтому гальваническая пара сталь-алюминий возникнуть не может. Такая конструкция обладает очень высокой прочностью. Стальной каркас обладает стойкостью к абразивному воздействию твердых частиц, которыми может быть засорен теплоноситель. Важным достоинством биметаллических секционных радиаторов является то, что они выделяют тепло не только конвекцией, но и значительную часть излучением. Следовательно, эти приборы подходят и для высоких помещений (низ прогревается излучением, верх - конвекцией воздуха). Необходимую теплоотдачу легко получить, соединив определенное количество секций. На сегодня это, пожалуй, наилучший тип отопительного прибора.

Следует знать, что существуют большое количество отопительных приборов, где стальными трубками усилены только вертикальные каналы радиатора. Такие радиаторы можно условно назвать "полубиметаллическими", хотя производители величают их "биметаллом". В таких радиаторах вопрос прочности и коррозионной стойкости решен наполовину. При такой конструкции важно обеспечить неподвижность стальных вкладок в алюминиевой "рубахе", чтобы ненароком не "выпали" при разном тепловом расширении двух металлов и не перегородили сечение нижнего коллектора. Подвижность внутренней стальной вкладки может привести к нестабильности теплопередачи. "Полубиметаллические" отопительные приборы, где алюминий контактирует с теплоносителем, плохо переносят щелочную воду: при этом активно выделяется водород, и если его своевременно не стравливать, прибор может разрушиться. В связи с этим "полубиметалл" с алюминиевыми коллекторами, как правило, рекомендуют устанавливать в автономных системах отопления.

Стальные панельные радиаторы

Такой радиатор представляет из себя прямоугольную панель, состоящую из двух сваренных вместе стальных листов с отштампованными углублениями, при сварке образующих каналы для циркуляции теплоносителя. Иногда для увеличения теплоотдачи к тыльной стороне панели привариваются П-образные стальные рёбра. Несколько таких панелей могут объединяться в пакет и закрываться сверху и с боков декоративными планками.

Выпускаются панели различной высоты и ширины, что позволяет создать прибор любой тепловой мощности. Панельные радиаторы имеют небольшую глубину и мало весят; соответственно, их тепловая инерционность незначительна. Площадь нагреваемую поверхности панелей весьма велика и стимулирует интенсивное движение нагретого воздуха — доля теплового потока, передаваемая через конвекцию, достигает 75 %, что позволяет относить эти приборы к типу конвекторов.

Для изготовления панелей используется низкоуглеродистая сталь с повышенной коррозионной стойкостью. Поверхность стали обезжиривают, фосфатируют, покрывают порошковой эмалью и термообрабатывают.

В случаях, когда система отопления имеет прямое сообщение с атмосферой (например, через открытый расширительный бак), эти радиаторы склонны к коррозии, и их срок службы может составлять всего несколько лет.

К недостаткам панельных стальных радиаторов следует отнести небольшое рабочее давление, на которое они рассчитаны, чувствительность к гидравлическим ударам, незащищённость внутренней поверхности от коррозионного воздействия воды. Эти свойства ограничивают сферу их применения автономными системами отопления с хорошей водоподготовкой. Кроме того, тыльные поверхности приборов труднодоступны для удаления пыли.

В большинстве случаев панельные радиаторы рассчитываются на рабочее давление от 6 до 8,7 атм, опрессовочное — до 13 атм и максимальную температуру теплоносителя 110 °C. Их рекомендуется использовать в индивидуальном и малоэтажном строительстве, а при наличии индивидуального теплового пункта — в зданиях любой этажности.

 

Стальные секционные радиаторы

Внешне эти радиаторы напоминают чугунные, однако их секции соединяются друг с другом не резьбовыми ниппелями, а при помощи точечной сварки. Они являются более прочными и долговечными и рассчитанны на рабочее давление от 10 до 16 атм. Однако из-за особенностей технологии производства стоимость этих радиаторов достаточно высока, что и обуславливает их относительно невысокую популярность.

 

Стальные трубчатые радиаторы

Трубчатые стальные радиаторы представляют из себя сварную трубчатую конструкцию и являются наиболее дорогостоящими. Они выпускаются в расчете на рабочее давление 10-15 атм. Сварные стыки минимизируют вероятность протечек, но недостатком этих радиаторов является малая толщина стали (1 мм и менее).

 

Масляные радиаторы

Масляный радиатор состоит из герметичного корпуса, заполненного минеральным маслом, в котором расположен электронагреватель. Тепло от последнего передаётся маслу, затем корпусу, температура которого при этом не превышает 60-70 °C, а от него — окружающему воздуху.

 

Конвекторы

Само название говорит о том, что тепло они передают главным образом за счет конвекции (до 95%). В приборах мала тепловая инерция. Нагревательный элемент в них выполняется в виде стальной или медной трубки прямой или змеевидной формы с многочисленными пластинами оребрения. Последние и обеспечивают конвективный обмен тепла. Кожух вокруг трубки и воздушная заслонка позволяют регулировать тепловой поток без вмешательства в гидравлику системы. Держат давление, имеют малое гидравлическое сопротивление, толстые трубы конструкции не боятся коррозии.

Но существует одна серьезная проблема: с течением времени ослабевает контакт между трубой и напрессованными на нее пластинами, и прибор греет все слабее и слабее. С напаянными пластинами эта проблема не возникает, но паять сложно и дорого. В высоких помещениях создать тепловой комфорт с помощью конвекторов невозможно: ближе к потолку очень тепло, а у пола прохладно.