Як тепло батареї поширюється по кімнаті. Як обігрівається кімната радіатором центрального опалення

Основне завдання батарей – ефективне обігрів приміщення.Ключовою характеристикою якісної роботи опалювальної системи є тепловіддача, яка виражає обсяг тепла, що передається, за якусь кількість часу. Тепловіддача радіаторів опалення залежить від багатьох нюансів, подробиці яких розберемося нижче.

Тепловіддача – ключова характеристика якісної роботи опалювальної системи

Що потрібно знати про тепловіддачу

Потужність радіатора, теплова стеля, теплова потужність - всі ці поняття ідентичні тепловій віддачі, одиницею виміру якої Ватт. Іноді теплова стеля також вимірюється в калоріях. Цю величину можна трансформувати у перерахунок на Ватти: 1 Вт дорівнює приблизно 860 калорій на годину.

Теплова передача здійснюється внаслідок кількох процесів:

тепловий обмін;
конвекція;
випромінювання.

У батареї здійснюються всі три способи передачі тепла, але їх конкретні пропорції різняться залежно від виду опалювального обладнання. До радіаторів можуть належати пристрої, які мають не менше чверті тепла виділяється у вигляді прямого випромінювання. Однак потрібно замінити, що на сьогодні межі цієї вимоги дещо стерлися, оскільки радіаторами стали називати конвекторні пристрої.

Розрахунок потрібної теплової віддачі

Вибір батарей повинен базуватись на максимально коректних обчисленнях необхідної потужності. З одного боку - зайві секції ні до чого, але з іншого - нестача потужності призведе до неможливості досягти бажаної температури.

На ефективність опалення впливають особливості приміщення. Серед них:

площа кімнати;
висота стелі;
місцезнаходження приміщення (на розі чи ні);
поверх;
кількість зовнішніх стін та вікон;
характеристики встановлених вікон;
наявність утеплювача на зовнішніх стінах;
наявність у приміщенні додаткових джерел тепла;
наявність горищного приміщення та якість його утеплення.

Існує кілька методик підрахунку необхідно потужності системи опалення. Найпростіший спосіб будується на обліку кількості вікон та стін, що межують із вулицею. Підрахунок робиться таким чином:

Найпростіший спосіб підрахунку потужності системи опалення - підрахунок кількості вікон та стін, що межують з вулицею

у стандартній ситуації (одне вікно, одна зовнішня стінка) знадобиться 1 кВт теплової потужності кожні 10 квадратних метрів приміщення;
якщо у приміщенні два вікна або дві зовнішні стінки, застосовується поправний коефіцієнт - 1,3 (іншими словами, на кожні 10 квадратних метрів необхідно 1,3 кВт теплової потужності).

Наступний спосіб трохи складніше, але він дозволяє отримати більш точні показники необхідної потужності, оскільки одним із параметрів, що використовуються, є висота приміщення.

Для обчислення використовується формула:

Потужність = площа приміщення x висота кімнати x 41 (згідно з нормативами - мінімальна потужність на кубометр приміщення).

Отриманий результат – необхідна теплова потужність. Щоб визначити кількість потрібних секцій, ділимо цей результат на теплову віддачу однієї секції (вказано у техпаспорті батареї).

Порада! В результаті обчислень може вийти дробове число. У цьому випадку число потрібно округлити у бік.

Тепловіддача та матеріал батареї

З погляду конструкційних матеріалів існує чотири основні види радіаторів: чавунні, сталеві, алюмінієві та біметалічні. У кожному випадку тепловіддача відрізняється.

Чавунні батареї

Такі радіатори характеризуються незначною поверхнею теплової віддачі, а також низькою теплопровідністю. Тепловіддача чавунних радіаторів здійснюється насамперед випромінюванням і лише п'ята її частина випадає на конвекцію.

Кожна секція чавунної батареї має номінальну потужність 180 Вт. Хоча такі показники досягаються лише за умов лабораторних випробувань. Якщо ж мова про системи центрального опалення, теплоносій лише зрідка розігрівається вище 80 градусів, причому частина теплової енергії втрачається ще на шляху до радіатора. В результаті реальна тепловіддача фіксується на рівні 50-60 Вт.

Сталеві батареї

Радіатори зі сталі складаються з однієї або декількох панелей, між якими є так звані ребра, що виступають як конвектор. Теплова віддача сталевих пристроїв лише трохи вища, ніж у чавунних. Тому їх основною перевагою є невисока вага та більш естетичний дизайн.

Якщо температура теплоносія знижується, то теплова віддача сталевої батареї різко падає. У зв'язку з цим реальні характеристики радіатора можуть відрізнятися від зазначених компанією-виробником.

У тепловіддачі алюмінієвих радіаторів вищі показники порівняно зі сталевими та чавунними пристроями (до 200 Вт на кожну секцію). Однак є обмежувач використання алюмінію в опалювальній системі – схильність до корозії. Алюміній дуже чутливий до якості теплоносія, тому встановлювати такі радіатори краще у приватних будинках.

Біметалеві батареї

За ефективністю теплової віддачі цей тип радіаторів не гірший за алюмінієві. У деяких випадках вона перевищує 200 Вт. При цьому біметалічні пристрої не такі чутливі до якості теплоносія. Недолік цих приладів – висока вартість.

Залежність теплової віддачі від типу підключення

Характеристика батареї залежить не тільки від температурного режиму теплоносія та конструкційного матеріалу, але й від типу підключення пристрою до опалювальної системи:

пряме одностороннє підключення – найбільш ефективний, еталонний тип підключення;
діагональне підключення - використовується для зниження втрат тепла, якщо батареї більше 12 секцій;
нижнє підключення, при якому губиться до 10% енергії - застосовується для з'єднання з опалювальною системою у стяжці підлоги;
однотрубне підключення – найневигідніше, втрати тепла коливаються в рамках 30-45%.

Варіанти підвищення тепловіддачі

Існує кілька способів підвищення теплової віддачі:

Радіатор повинен бути чистим, тому потребує систематичного вологого прибирання.
Надто товстий шар фарби на чавунній батареї порушує теплообмін.Тому при фарбуванні необхідно використовувати спеціальні фарби зі зниженим опором теплопередачі.
Перш ніж наносити фарбу на батарею, що була у використанні, потрібно ретельно видалити стару фарбу. Для фарбування краще застосовувати темну емаль, що наноситься у два шари. Темні кольори дозволяють збільшити потужність обігріву приблизно на 10%. Світлі поверхні зазвичай виглядають ефектніше, але не такі ефективні для цілей обігріву.

Батарея має бути коректно встановлена: без нахилу, на правильній відстані від стінки та підлоги.
Радіатор не повинен прикриватися декоративними ґратами чи шторами.
У внутрішній частині пристрою не повинно бути засмічення, що заважають циркуляції теплоносія.
Підвищують тепловіддачу екрани із фольгою, які можна встановити на стінку за батареєю.
Причиною зниження температури можуть бути надто закручені вентилі. Причому спроби їх провернути можуть не увінчатися успіхом через освіту, що виникла на різьбленні. І тут потрібно покликати сантехніка.
Якщо під час опалювального сезону з'ясувалося, що якийсь сегмент радіатора є холодним, йдеться про порушення руху теплоносія через накопичення сторонніх утворень внизу пристрою. Позбутися проблеми може акуратне постукування по приладі. Також можна увімкнути поруч електричну плиту або електрообігрівач. При нагріванні води в батареї ініціюється вихровий рух, який може зрушити з місця відкладення іржі або сміття.
Температура може знизитися також через ремонтні роботи у сусідів, якщо вони зробили стояк вужчим при монтажі «теплих підлог» або стали опалювати додаткові приміщення, що знизило натиск у системі.

Отже, фактори хорошої тепловіддачі радіаторів: модель та матеріал пристрою, тип підключення, правильний розрахунок кількості секцій, облік особливостей приміщення, дотримання правил експлуатації обладнання. Щоб досягти максимальної тепловіддачі, необхідно врахувати всі ці параметри. Нагородою за це буде тепло та комфорт у приміщенні.

Зазвичай, передача тепла проводиться трьома основними способами, це перенесення тепла від тіла до тіла, провідність тепла при перенесенні в газах, а також у сипких або рідких середовищах, або конвенція і рахунок електромагнітного випромінювання тіл, що перебувають у стані термодинамічної рівноваги.

Опалювальні системи ґрунтуються на одному з таких принципів. У будинках, зведених давно, тепло надходить у квартиру через природну конвенцію. Вода, що нагрілася, надходить з опалювальної системи в батареї, холодна вода знову надходить у казан. Подібну схему «кругообігу води» не назвати ефективною, проте вона застосовується і сьогодні. У повсякденному вживанні «батареєю» називають радіатор опалення. У такий спосіб опалюються практично всі квартири, особливо «хрущовки», «брежневки». Передача тепла здійснюється шляхом конвенції.Радіатор формується з кількох секцій, усередині цих секцій розташовуються канали, у яких циркулює теплоносій. Від батареї тепло передається енергією та конвенцією.

Найчастіше, в будинках опалення проводиться радіаторами з чавуну, алюмінію, біметалевими та сталевими.. За назвою легко зрозуміти, що між радіаторами відмінність, в основному в матеріалі якого вони виконані. Сам пристрій радіаторів, загалом подібний. Конструкція вже «встоялася» і змінювати її більш клопітно, от і експлуатується звична модель.

При виборі радіатора для дому, про кожен тип радіатора потрібно отримати більш детальну інформацію. Особливо щодо матеріалу. Саме від властивостей матеріалу багато в чому залежить, як довго пропрацює та, чи інша система опалення. Щодо цього найбільш міцним матеріалом буде чавун та біметал, сталь та алюміній, зазвичай менш надійні у плані корозії.

Нагрівачі передають тепло в приміщення, яке потрапляє в них із води (теплоносія), що циркулює у системі опалення. Теплопродуктивність залежить в першу чергу від того, як передають тепло сталеві радіатори опалення за рахунок конвекції або випромінювання, одна з яких завжди превалює в певних типах радіаторів. Згадаймо уроки фізики у школі, на яких обговорювалися способи розповсюдження (транспортування) тепла:

Як радіатори передають тепло?

Нагрівачі передають тепло за рахунок своєї теплопровідності, як наслідок прямої дії частинок тіла. Нам доводиться мати справу із ситуацією, коли ми нагріваємо металеву пластину з одного боку, але як швидко це станеться, з іншого боку, залежить від властивостей відомої теплопровідності матеріалу, з якого у нашому випадку зроблено радіатор;
Нагрівачі передають тепло випромінюванням, коли коливання молекул нагрітого об'єкта випромінюють електромагнітне випромінювання (у разі кімнатних температур це буде інфрачервоне випромінювання), яке, у свою чергу, поглинається іншим тілом, внаслідок чого відбувається його нагрівання;
Нагрівачі передачі тепла за рахунок конвекції, коли маса нагрітого газу або рідини переміщується (рухається) через різницю в щільності (гаряче повітря піднімається вгору, як і гаряча вода в резервуарі).

Підсумовуємо для обігріву приміщення явище теплопровідності має велике значення, як і при проектуванні радіаторів. Опалення приміщень відбувається за рахунок випромінювання та конвекції. Випромінювання робить вирішальний внесок (близько 70%) для нагрівання поверхонь (підлога або стіни), яке по праву вважається великою перевагою для систем теплої підлоги і стін.

Кількість тепла, що передається, конвекцією і випромінюванням залежить від конструкції радіатора, що впливає на відчуття людей при перебування в опалювальному приміщенні. У той же час просто нагріву повітря багатьом недостатньо, щоб не змерзнути. Тільки справжнє почуття тепла пропонує променисте випромінювання нагрітих об'єктів у наших приміщеннях (багато хто досі пам'ятає тепло кахельні печі, каміна). Деякі люди чутливіші до такого тепла. Зараз немає нічого дивного в тому, що в оснащених сучасними системами опалення будинках дедалі популярнішими стають печі та каміни.

Питання вибору відповідного радіатора для опалення будинку чи квартири відіграє важливу роль. Адже від цього залежить безпека, можливість економії на енергоресурсах, відповідність дизайну інтер'єру, тепло, а отже, і відчуття комфорту в житлі. Для відповіді на питання, для центрального опалення спочатку необхідно встановити технічні характеристики та особливості роботи кожного виду сучасних батарей.

Вибирати радіатор опалення необхідно з огляду на безліч факторів.

При придбанні радіатора важливе значення мають такі аспекти:

Ефективність функціонування, тобто здатність обігріти приміщення.
Безпека та тривалість експлуатації.
Доступність у ціновому плані.

Також вибір опалювальних радіаторів багато в чому визначається тим, в яку систему вони будуть вмонтовані - центральну або автономну.

Централізована система, що використовується в багатоквартирних будинках, має такі особливості:

Зазвичай робочий тиск у цій системі при подачі в районі 4-5 кгс/см 2 і трохи менше на виході. У приватних будинках максимальний тиск становить лише 2 кгс/см2.
У центральних системах набагато вища ймовірність непередбачених обставин, пов'язаних з гідроударами, застосуванням теплоносіїв з температурою більшою за допустиму та ін.

Безпосередній вплив на вибір радіатора мають і технічні характеристики системи опалення, які визначаються:

Завбільшки робочого тиску.
Основне правило: тиск у опалювальних батареях більший, ніж у приміщенні, в якому вони встановлюються. Інакше - незабаром з'явиться текти. Безпосередній вплив на вибір радіатора мають і технічні характеристики системи опалення, які визначаються:
Типом системи опалення - одно-або двотрубна.
Потужність радіатора. Найважливіша величина, яка означає ефективність віддачі тепла від джерела до споживача, тобто, наскільки якісно радіатор обігріває будинок. На показник потужності впливає наявність вікон та матеріал, з якого вони виготовлені (деревина чи пластик), тип будинку (панельний чи цегляний), кількість зовнішніх стін, площа приміщення. Величина необхідної визначається множенням площі кімнати на 100 Вт і збільшується на певний відсоток залежно від різних факторів:
- за наявності 2 зовнішніх стін та 2 вікон - на 30%;
- при виході вікон на північний бік – на 10%.

Розміри радіаторів. Пристрій повинен за габаритами відповідати місцю, призначеному для монтажу. Оптимальна відстань між вікном та радіатором – від 10 см і більше, підлогою та радіатором – від 6 см. Ширина радіатора повинна перевищувати 50% ширини вікна, під яке він встановлюється.

Основні види радіаторів мають такі характеристики:

Також не варто забувати про такі нюанси як наявність терморегулятора, діаметр труб, ширина вікна.

Основні види радіаторів для центрального опалення, їх недоліки та переваги

Чавунні радіатори.Лідируючий за поширеністю вид радіаторів протягом кількох десятиліть. Істотно змінився лише зовнішній вигляд - є моделі, що є справжніми дизайнерськими зразками (вартість їх відповідна). Хороші у використанні у житлових та виробничих багатоповерхових будинках.

Переваги:

висока теплопередача;
міцність та довговічність;
невибагливість та витривалість;
великий прохідний переріз, що дозволяє зберігати пропускну здатність навіть при накопиченні відкладень.

Недоліки:

необхідність промивання 2-3 рази на рік;
вразливість до сильних механічних впливів (батарея може тріснути);
Висока ціна.

Алюмінієві радіатори.В даний час користується величезною популярністю у росіян. Складаються з секцій, кількість яких залежить від площі приміщення, що обігрівається. Саме цей вид характеризується найбільшим ступенем обігріву, що досягається за рахунок високої теплопровідності самого металу та збільшення площі теплопровідності завдяки розвиненій системі ребра. По конструкції виділяють моделі секційні та цілісні.

Для централізованих опалювальних систем радіатори з алюмінію не рекомендуються до експлуатації. Оскільки за наявності кисню в теплоносії цей метал окислюється і відбувається «заповітрювання» секцій через виділення водню. Для уникнення цього пристрою потрібний регулярний догляд та відкачування повітря.

Переваги:

легкість;
зовнішня привабливість;
міцність та надійність;
чудова тепловіддача.

Недоліки:

схильність до корозії;
необхідність регулярного спускання повітря з радіатора через повітровідвідний клапан;
деформація алюмінію при гідроударі;
тверді частинки, присутні в теплоносіях, сприяють руйнуванню стінок пристрою зсередини, що знижує термін експлуатації пристрою (ця проблема вирішується шляхом оснащення радіатора грязьовиками та додатковими фільтрами, що потребують регулярного чищення);
при з'єднанні алюмінієвих труб із мідними, швидке руйнування алюмінію.

Сталеві радіатори.Найпоширеніший вид в умовах малоповерхового приватного будівництва. Для централізованого опалення не найкращий варіант, оскільки:

зазвичай робочий тиск в опалювальній системі перевищує допустимий;
при гідравлічному ударі експлуатаційний термін значно скорочується і становить лише кілька місяців.

Переваги:

привабливий дизайн;
заняття невеликого місця у приміщенні.

Недоліки:

схильність до корозії;
середній термін служби за дотримання експлуатаційних правил - не більше 7 років.

Біметалеві радіатори.Поєднують переваги двох попередніх видів радіаторів, за рахунок особливої конструкції - алюмінієвої оболонки та сталевого сердечника. Використовуються за будь-якого виду опалення, але особливо з хорошого боку зарекомендували себе у висотних будинках з центральним опаленням.

Переваги:

здатність витримувати значні навантаження та гідравлічні удари, міцність;
висока тепловіддача;
невелика вага та продумана форма, що сприяє ефективному обігріву приміщення.

Недоліки:

висока ціна, обумовлена складністю конструкції.

Висновки

Отже, дати однозначну відповідь на питання, які радіатори опалення кращі для центрального опалення, неможливо, оскільки кожна конкретна ситуація індивідуальна і вибір залежить від особливостей житлових умов і цінового діапазону. Але в загальному випадку думки експертів зводяться до наступного:

В силу непередбачуваності центрального опалення найкращими на сьогоднішній момент вважаються, що поєднують у собі механічну міцність, високу тепловіддачу та естетичний вигляд. Основний мінус – висока вартість.
Чавунні радіатори також заслуговують на увагу, але вимагають більшого догляду.
Від сталевих та алюмінієвих радіаторів у будинках з центральним опаленням краще відмовитися, в силу особливостей даних металів - схильність до корозії, взаємодія з іншими металами та ін.

Призначення радіаторів опалення передавати тепло зі своєї поверхні, нагрітої зсередини гарячим теплоносієм. Буде просто не по-господарськи тринькати оплачені кілокалорії на обігрів холодної стіни, розміщеної позаду батареї, або встановити декоративний екран-кожух, що не пропускає тепле повітря від радіатора.

Теплоізоляція батарей опалення передбачає:

екранування стіни для збереження тепла, що передається шляхом випромінювання з поверхні радіатора,
надійний захист від можливих опіків та ударів об гарячу поверхню радіатора, але не перешкоджає руху теплових конвективних потоків для обігріву житла.

Тепловий екран на стіні за радіатором опалення

Гаряча батарея частину тепла зі своєї поверхні передає тепловим випромінюванням, яке спрямоване на всі боки. Природно, що чимала частка «перепадає» внутрішній холодній стіні, що є прямими тепловими втратами. Якщо батарея розміщена у ніші, то більш тонка стіна сприяє наростанню теплових втрат, особливо у морозну погоду. Радіатор обігріватиме вулицю, але не житло. Витік тепла сягає 20%.

Щоб уникнути такої ситуації доцільно розмістити між радіатором опалення та стіною теплоізоляційний матеріал з поверхнею, що відбиває, який забезпечить:

теплоізоляцію стіни для запобігання теплопередачі за рахунок різниці температур на вулиці та в житлі;
відбиття випромінюваного радіатором тепла всередину приміщення.

В даний час виробляється безліч модифікацій фольгованих теплоізоляційних екранів. Всі вони являють собою комбінацію матеріалу з хорошими теплоізоляційними властивостями, наприклад, пінопласту або спіненого поліетилену, і фольги, як засоби екранування променистої енергії. Фольга здатна відобразити до 90% тепла в діапазоні, що випромінюється, подальший витік тепла не допускає теплоізоляція.

Пінопласт із фольгою випускається невеликими по довжині рулонами, товщина шару 3 мм. Найбільш поширеним відбиваючим утеплювачем є спінений поліетилен товщиною шару 4 мм, що випускається довгими рулонами. Його теплоізолюючі властивості дозволяють замінювати шар мінеральної вати завтовшки до 100 мм.

Відстань між ребром секції радіатора та площиною внутрішньої стіни має бути не менше 4 мм. При меншій відстані утруднена циркуляція повітря біля батареї, від чого порушується конвективний теплообмін, відповідно зменшується ефективність опалення. Матеріал теплоізолюючим шаром прикріплюється до стіни. У деяких випадках розташування батареї не допускає установки утеплювача, тоді достатньо на внутрішній стіні спробувати прикріпити хоча б алюмінієву фольгу. Її блискуча поверхня чудово впорається із завданням відображення падаючого теплового випромінювання. Для цегляної стіни стандартної товщини 51 см лист фольги зменшить втрати тепла до 35%.

Екрани на батарею опалення

Як це не дивно звучить для більшості нинішніх споживачів центрального опалення, але спочатку чавунні радіатори закривалися декоративними кожухами з метою захисту (в основному, дітей та людей похилого віку) від ударів та опіків про нагріту до високої температури поверхню опалювальних секцій радіатора. Тепла вистачало всім, центральне опалення справлялося з обігрівом нечисленних квартир, обладнаних опалювальними приладами. При цьому неправильно виконані глухі захисні короби – екрани не пропускали левову частку тепла від гарячого радіатора. Але багаторічна практика навчила, як за допомогою екранів навіть інтенсифікувати конвективні повітряні потоки для обігріву житла.

Щоб екран не заважав розповсюдженню через його поверхню променистої енергії від радіатора, рекомендується закривати не більше 50% площі лицьового малюнка екрану або кожуха. Це досягається перфорацією або візерунковим декоративним малюнком. Найкращий теплообмін для приміщення забезпечать металеві екрани, конструкція яких настільки проста, що не потребує професійних навичок для монтажу. Їх або навішують на батарею, або кріплять до стіни найпростішими способами.

Фахівцями розроблено рекомендації щодо найбільш сприятливого розміщення радіаторів опалення та екранів для них. Відповідно до вироблених правил, оптимальна висота від нижньої кромки секції радіатора до підлоги становить 10 см. Тому і екран не слід встановлювати впритул до підлоги, а також підняти над підлогою на цю ж висоту 10 см, щоб не перешкоджати руху вгору нагрітого повітря.