Виды отопительных приборов систем водяного отопления

Отопительные приборы из гладких стальных труб. Чугунные секционные радиаторы. Стальные конвекторы. Гладкотрубный радиатор. Панельные радиаторы. Система отопления «теплый пол». Системы лучистого отопления или охлаждения помещений

Тепло с поверхности отопительного прибора передается в окружающую среду конвекцией и излучением. Преобладание того или иного вида теплоотдачи зависит от конструктивных особенностей и формы поверхности прибора.

По преобладающему виду теплоотдачи отопительные приборы делятся следующим образом:

- Приборы, передающие конвекцией более 75% от суммарного теплового потока. К ним относятся стальные и ребристые чугунные трубы, конвекторы с кожухом и без кожуха;

- Приборы, передающие от 50 до 75 % тепла конвекций и от 25 до 50 % излучением.  Это регистры из гладких труб, чугунные секционные панельные регистры, гладкотрубные радиаторы, нагревательные сегменты системы «теплый пол», газовые конвекторы;

- Приборы, передающие более 50% суммарного теплового потока тепла излучением. Они включают потолочные, керамические, газовые излучатели инфракрасного излучения, настенные и потолочные электроотопительные панели на основе угольного композита, потолочные отопительные панели.

Отопительные приборы из гладких стальных труб

Данный вид отопительных приборов может иметь вид в форме змеевика, или регистра.

Отопительные приборы из гладких труб выдерживают высокое давление теплоносителя (до 10 ÷ 15 бар), удовлетворят санитарно-гигиеническим и теплотехническим нормам, однако не удовлетворяют архитектурно-строительным и эксплуатационным требованиям, что не позволяет использовать их в системах отопления с терморегуляторами.

Чугунный секционный радиатор. Конструктивно представляет собой отдельные секции, отлитые из чугуна, соединенные между собой ниппелями, имеющими правую и левую наружную резьбу.

Для уплотнения стыков между секциями применяют уплотнители. При теплоносителе до 100 °С уплотнителем при сборке секций являются прокладки из термостойкой резины или тряпичного картона, пропитанного олифой, а при теплоносителе с температурой более 100 °С применяют прокладки из паронита или клингерита.

Чугунные секционные радиаторы приблизительно 30 % общего теплового потока отдают излучением, а 70 % - конвекцией. Максимальное рабочее давление для чугунного секционного радиатора достигает 6 бар. Данный вид приборов надежен в эксплуатации, практически не подвергается коррозии и образованию накипи на внутренних стенках секций.

Стальной конвектор - отопительный прибор, передающий со своей поверхности в помещение 90 - 95 % тепла за счет конвекции. Конструктивно состоит из греющего элемента в виде стальных труб с насаженными на них пластинами оребрения. Существует два типа конвекторов: с открытыми греющими элементами и элементами закрытыми. При использовании труб с условным диаметром для прохода теплоносителя 15 мм, шаг оребрения составляет 5 - 7 мм, а при условном диаметре 20 мм - 5 - 10 мм. Конвекторы выпускаются двух типов: настенные, навешиваемые на стену, и напольные, устанавливаемые на полу отапливаемого помещения.

Оба вида конвекторов могут быть проходными (для последовательного соединения друг с другом) и концевыми. Максимальное рабочее давление конвекторов достигает 10 бар.

Панельные радиаторы конструктивно представляют собой отопительные приборы регистрового типа (с горизонтальными коллекторами вверху и внизу каждой панели, соединенные вертикальными каналами-колонками), широкого диапазона габаритных размеров и плотности теплового потока (от 1 до 3 гладких или оребренных панелей на корпусе). Изготавливаются два вида приборов: традиционные профильные радиаторы с боковым расположением соединительных патрубков к трубам системы отопления и приборы со встроенным (или без) в верхний коллектор термостатом и патрубками для нижнего подсоединения трубопроводов. Максимальное рабочее давление панельных радиаторов - 10 бар.

Гладкотрубный радиатор. Изготавливается либо в виде стального регистра, применяющегося в ванных комнатах, душевых и вспомогательных помещениях зданий, либо в виде плоскотрубного радиатора, представляющего из себя отдельные секции, соединенные между собой и имеющие различное количество соединенных труб. Тепловое напряжение гладкотрубных радиаторов колеблется в диапазоне 0,7 - 5 - 1,5 Вт/кг °К. Водоемкость секций мала, что обуславливает их малую инерционность.

Гладкотрубный радиатор отличается от других типов радиаторов и конвекторов лучшими санитарно-гигиеническими показателями, так как легко очищается от пыли. Толщина труб радиатора равна приблизительно 1,5 мм, поэтому их применяют с такими же ограничениями, что и стальные штампованные радиаторы.

«Теплый пол» - наиболее комфортный, но и наиболее дорогой элемент системы отопления. Распределение температуры воздуха по высоте помещения при использовании элемента системы отопления «Теплый пол» близко к идеальному - на уровне отметки пола тепло, а на уровне рабочей зоны (2 м от пола) комфортно.

Практически отсутствует конвективный перенос пыли в помещении, так как температура пола в помещении поддерживается в пределах 25 - 26 °С.

Конструктивно «теплый пол» состоит из следующих составляющих: конструкции перекрытия, на которую укладывается тепловая изоляция, укрытая гидроизоляцией, которая предотвращают намокание утеплителя и стен в случае разгерметизации трубопровода, по которому движется теплоноситель. Краевая демпферная лента обеспечивает компенсацию температурных расширений.

Трубопровод раскладывается на гидроизоляции и крепится к утеплителю с помощью скоб. В зависимости от конструкции теплоизоляционного слоя труба может укладываться в специальные пазы для труб в теплоизоляции, на специально спрофилированные панели, в самоклеящиеся крепежные шины, на предварительно уложенную арматурную сетку или другим способом.

В конструкции теплого пола также предусматривается организация компенсационных температурных швов путем установки профилей с направляющими, трубками-футлярами и демпферной ленты.

Шаг укладки трубопровода и схема движения теплоносителя должны учитывать повышенную тепловую нагрузку в краевых зонах и обеспечивать равномерное температурное поле.

Жесткость конструкции достигается при помощи слоя бетона класса В-20 с добавкой пластификатора. Рекомендуемая толщина бетонной заливки над трубой равна 30 - 70 мм. Сверху укладывается напольное покрытие.

«Теплый пол» является самостоятельной единицей любой системы отопления, так как максимальная температура подачи теплоносителя в его трубопроводы отличается от нормативных значений системы и равна 55 °С. Для снижения температуры с величин 85 °C - 90 °C до 55 °C рекомендуется использовать смесительные системы, понижающие это значение.

Расчетное давление системы достигает 6 бар. Во время бетонирования, трубы должны быть под давлением 3 бар.

Системы панельно-лучистого отопления/охлаждения

Конструктивно отопительно-охладительная панель приставного типа может быть выполнена из гипсоволоконной плиты высокой плотности и однородности с габаритными размерами. В плите делается штроба в виде меандра, в которую укладывается металлополимерная труба с наружным диаметром. В зависимости от назначения системы в трубу подается теплоноситель с температурой до 45 °С либо холодоноситель с температурой не ниже 16 °С.

В зависимости от размещения панелей доля теплообмена излучением может составлять:

- для потолочных панелей – до 70 - 75%;

- для стеновых панелей – до 30 - 60% (с учетом высоты размещения);

- для напольных панелей – до 30 - 40%.

Таким образом, только потолочное панельное отопление с преобладанием лучистого теплопереноса (более 50%) могло бы быть названо панельно-лучистым. В то же время условием, определяющим реализацию панельно-лучистого отопления, является неравенство:

tr > tв,

где:

tr - радиационная температура – лучевая (инфракрасная) добавка (усредненная температура поверхности всех ограждений, наружных и внутренних, а также отопительных панелей, обращенных в помещение);

tв - температура воздуха внутри помещения.

При развитых по площади низкотемпературных потолочных, напольных и стеновых панелях это неравенство может быть обеспечено и, соответственно, такое отопление называют панельно-лучистым.

При панельно-лучистом отоплении благодаря повышению температуры поверхностей в помещении значительно улучшается самочувствие человека за счет снижения доли радиационного охлаждения и увеличения доли конвективного теплопереноса в общей теплоотдаче его тела.

При таком перераспределении теплопереноса возможно понижение средней температуры воздуха в помещении против нормативной для конвективного отопления на 1 – 3 °С, что в свою очередь еще больше увеличивает конвективную теплоотдачу человека.

Использование системы панельно-лучистого отопления или охлаждения является целесообразным с экономической и гигиенической точек зрения. Развитая поверхность охлаждения панельной системы препятствует накоплению лучистого тепла (прежде всего от солнечной радиации) в ограждениях. Как результат – получения комфортной температуры внутри помещения.

Комбинированное использование системы панельно-лучистого охлаждения совместно с системой конвективного воздушного охлаждения позволяет снизить установленную холодильную мощность комбинированной системы по сравнению с конвективной.

Номинальная плотность теплового потока 79 Вт/ м² при среднем температурном напоре 15 K, (температура прямого потока 40 °C, температура обратного потока 30 °C и температура воздуха в помещении 20 °С).

Номинальная удельная холодопроизводительность 49 Вт/ м2 при среднем температурном напоре 9,5 K (температура прямого потока 17 °C, температура обратного потока 20 °C и температура воздуха в помещении 28 °С).

В качестве источника низкотемпературного теплоносителя (до 45 °С) для систем панельно-лучистого отопления могут быть использованы тепловые насосы либо необходимо предусмотреть смесительный узел для получения теплоносителя с температурой не более 45 °С.