Устройство и принцип работы радиатора отопления

Для обустройства централизованной системы отопления используются самые различные приборы и узлы. И радиатор — один из ключевых составляющих отопительной цепи, который выполняет первостепенную роль и является незаменимым. В зависимости от конструкционных особенностей принцип работы и устройство радиатора отопления квартиры могут существенно отличаться.

Наиболее востребованной разновидностью радиаторов считался чугунный вариант. Еще несколько десятилетий назад эти конструкции использовались повсеместно. Внешне чугунный радиатор выглядит очень громоздко, а его вес слишком внушительный. Применять такую разработку в автоматизированных системах нельзя, поэтому люди стали отдавать предпочтение более усовершенствованным разработкам, выполненным из других материалов.

Чугунные установки характеризуются целым списком преимуществ:

1. 1. Способность справляться с внушительными нагрузками при перепадах давления.
2. 2. Устойчивость к коррозийным процессам.
3. 3. Устойчивость к воздействию агрессивных примесей в теплоносителе.

Стальной радиатор отличается небольшим весом и минимальной толщиной стенок, что делает его менее инертным. Большинство изделий из стали предоставлены в виде панелей с высокой теплоотдачей.

Что касается радиаторов из алюминия, то они отвечают практически всем требованиям клиентов. Плюсы систем включают в себя:

1. 1. Минимальный вес и эргономичность.
2. 2. Высокую теплоотдачу.
3. 3. Привлекательный вид.

Некоторые радиаторы выполнены из алюминия, к которому добавляют разные дополнительные материалы. Если стоимость конструкции слишком низкая, возможно в ней имеется значительная часть кремния, снижающего устойчивость к разрывам.

Более дорогие модели имеют в своем составе цинк и титан, обеспечивающие лучшую прочность и стойкость к механическим воздействиям. Такие батареи не боятся коррозийных процессов и обладают внушительным сроком службы.

Особой популярностью пользуются вакуумные модели. Они работают по принципу двойной передачи, а их конструкция состоит из герметичных секций, где отсутствует воздушная прослойка. Циркуляция теплоносителя осуществляется по плотно запаянной трубке, а сам процесс запускает кипение жидкости внутри секций. Внутреннее пространство труб плотно заполняется паром, который начинает конденсироваться на стенках и оседать снизу.

В результате прогрев секции осуществляется равномерно, а показатели КПД достигают невероятных показателей.

Разбираясь с принципом работы радиатора отопления, важно знать о его конструкции и устройстве. Если покупается секция батарей, то при любой возможности можно будет расширить площадь нагревания или докупить дополнительные элементы. При использовании панельной конструкции или конвектор модернизировать отопительную систему уже не удастся.

На этапе проведения расчетов не совсем просто оценить все нюансы, которые имеют прямое воздействие на объемы требуемого тепла для каждой части комнаты. И если устройство батареи отопления секционное, это позволит менять интенсивность прогрева путем уменьшения или увеличения количества секций.

В конструкции отопительного радиатора предусмотрено межосевое расстояние, указывающие на величину отрезка между центрами труб. Важно обращать внимание на такую характеристику еще на этапе выбора оборудования или при замене проложенной трубной разводки. Если новый радиатор отопления обладает другим показателем межосевого расстояния, придется менять его, т. к. он не соответствует трубной разводке.

При покупке радиатора также важно обращать внимание на диаметр труб. Если он слишком маленький, отопительные приборы засорятся всевозможным мусором, который содержится в теплоносителе.

Не секрет, что даже в очищенной воде могут иметься различные примеси, включая песок, ржавчину и окалину. Со временем такие вещества начинают оседать на стенах труб, снижая эффективность работы системы или полностью выводя ее из строя.

Разбираясь в устройстве алюминиевого радиатора отопления в разрезе, важно уделять внимание всем рабочим нюансам. В противном случае устройство быстро выйдет из строя и перестанет справляться со своими задачами.

Радиаторы отопления работают по простому принципу: прогретый теплоноситель перемещается из котла к трубам, а затем к отопительным приборам, вызывая прогрев окружающего воздуха. Если для передачи теплового потенциала используется конвекционный путь, повышение температуры в доме будет происходить гораздо быстрее, при этом сам радиатор будет называться конвектором. При передаче тепла посредством излучения, когда тепло переносит нагретая поверхность, устройство получит статус радиатора. В последнее время особым спросом пользуются комбинированные отопительные приборы, совмещающие в себе оба типа.

Если приоритет ставится на быстрый обогрев внутреннего пространства помещения, есть смысл отдать предпочтение конвекторным моделям. Но из-за слишком быстрой циркуляции воздуха, подобная установка быстро распространяет пыль, что негативно сказывается на общем состоянии присутствующих в доме людей. В связи с этим конвекторные радиаторы становятся востребованными только для самых проблемных ситуаций, например, для обеспечения воздушной завесы в здании с множеством стекол, где нет возможности установить традиционные батареи.

Независимо от температуры нагретой поверхности, радиатор отдает не больше 60% тепла посредством излучения. Оставшиеся 40% передаются путем конвекции. Это приводит к минимальной конвекции воздуха и хорошему прогреванию тех объектов, которые расположены в здании. Из-за такой особенности батареи отопления работают наподобие теплых напольных конструкций.

Разобравшись с принципом работы батареи отопления, можно переходить к составлению схемы и плана подключения узлов. Чертеж подобного соединения бывает различным, но в большинстве случаев используется индивидуальный план или заранее подготовленная схема, в которой учитывалась разводка труб.

Наиболее распространенным вариантом подключения является одностороннее. Оно подразумевает присоединение труб к радиаторам только с одной стороны. Схема особенно актуальна для малогабаритных квартир в многоэтажных постройках.

Также инженеры рассматривают вариант перекрестного или диагонального подключения. В этом случае теплопроводящая труба подводится к верхней части батареи, а отводящая — к противоположной. Выбирая такой вариант, необходимо учитывать устройство системы, т. к. он подходит только для длинных батарей с несколькими секциями. Правильно составленный проект подключения гарантирует равномерное распределение теплового потенциала по конструкции и лучший обогрев помещения.

Вариант нижнего подключения подразумевает подключение труб к нижним патрубкам, которые находятся на противоположных сторонах батареи. В плане эффективности схема уступает двум предыдущим, т. к. коэффициент полезного действия не превышает отметку 15%, тем не менее подобную схему разводки можно использовать для обустройства теплых полов.

Независимо от материала изготовления, принцип и устройство батареи выглядят практически одинаково. Единственные отличия касаются сфер применения, поэтому, чтобы выбор конструкции оправдал себя и был успешным, необходимо учесть такие факторы:

1. 1. Какой объем жидкости будет передаваться по трубам. Если он слишком большой, а циркуляция осуществляется естественным образом, желательно отдать предпочтение чугунным разработкам.
2. 2. Какой способ циркуляции и какая схема используется. Если речь идет о принудительном передвижении теплоносителя и замкнутом подключении с невысоким давлением, лучше использовать доступные изделия из алюминия.
3. 3. Стальные трубы актуальны для схем с двухконтурным котлом или с высоким рабочим давлением.
4. 4. Модели вакуумного типа являются лучшим решением для быстрого нагрева поверхности радиаторов и достижения лучшей экономичности.

Также при выборе будущей обогревательной системы необходимо обращать внимание на все мелочи, даже самые незначительные. Очень хорошо, если в агрегате имеется терморегулятор, который будет реагировать на изменение температурного режима и запускать работу котла после снижения температуры.

На этапе выбора нужно учитывать ширину оконного проема и диаметр труб, что позволит обустроить действительно эффективную систему отопления. Правильный подход к подготовке схемы и монтажу оборудования — залог долгой службы радиаторов, а также гарантия бесперебойного обогрева помещения.

Выбрать качественную отопительную систему для частного дома довольно сложно. Из-за высокого разнообразия моделей, форм исполнения и обширного ценового сегмента, неопытному покупателю бывает проблематично определиться с выбором. Если знать об основных критериях и руководствоваться рекомендациями, будущая покупка будет успешной и оправдает себя.

В техническом плане радиаторы имеют несколько рабочих свойств. В их числе:

• материал изготовления;
• форма исполнения;
• рабочие свойства.

Еще несколько лет назад единственным вариантом радиаторов являлись чугунные устройства, работающие на водяном теплоносителе. Такая продукция изготовлялась на отечественных предприятиях. Вариант реберной конструкции был придуман инженером Францом Сангали. Именно он запатентовал название «батарея»

В настоящее время на рынке предлагается масса разновидностей агрегатов, которые отличаются не только рабочими свойствами, но и преимуществами и минусами. Для успешного выбора подходящего решения необходимо правильно оценить эти моменты и учесть сферы применения устройства.

Современные модели радиаторов представляют собой высокоэффективные разработки, которые демонстрируют лучшие показатели КПД и при этом работают в любых условиях. Широкие возможности выбора позволяют найти идеальное решение и для больших территорий, и для маленьких. Среди ключевых разновидностей конструкций следует выделить:

1. 1. Секционные радиаторы.
2. 2. Батареи трубчатого типа.
3. 3. Панельные устройства.
4. 4. Пластинчатые модели.

Показатели теплоотдачи напрямую зависят от величины радиатора, ведь чем она больше, тем эффективнее будет работать установка, соответственно ей требуется больше давления. Также размер и вес такой конструкции будут внушительными.

Секционные модели пользуются самым большим спросом, т. к. они позволяют самостоятельно регулировать интенсивность прогрева, отталкиваясь от количества секций. Если владеть расчетной ведомостью мощности каждой секции, можно с легкостью рассчитать оптимальный рабочий режим.

По конструкционным особенностям у секционных батарей нет каких-либо замысловатых узлов. Для их соединения используется ниппельная система. С помощью этих соединительных узлов формируются горизонтальные каналы, по которым циркулирует жидкость. По мере прохождения по трубам теплоноситель отдает часть теплового потенциала окружающему пространству, вызывая прогрев воздуха. Нижние каналы оснащены специальными конвертами, где собирается весь мусор и тяжелые металлические частицы. Из-за специфической конструкции вероятность засорения секционных радиаторов практически исключается.

Система радиаторного отопления

Система радиаторного отопления — самый распространенный вариант устройства обогрева зданий. Принцип работы состоит в поступлении нагретой жидкости (обычно воды) от котла по трубам в радиаторы, которые передают тепло в помещение. Такое отопление бывает разных видов в зависимости от определенных параметров.

Классификация по типу радиаторов

Радиаторы, используемые в системах отопления могут отличаться друг от друга конструкцией и материалом изготовления.

Секционные

Такие батареи состоят из одинаковых секций. Радиатор собирается в соответствии с необходимыми размерами и мощностью.

Могут быть изготовлены из чугуна, алюминия или алюминия и стали (биметаллические).

Трубчатые

Разработаны для централизованной системы отопления и представляют собой цельную металлическую конструкцию, имеющую нижний и верхний коллектор, которые располагаются горизонтально.

К ним присоединены вертикальные трубки.

Панельное оборудование

Производится из бетона или стали. Бетонные панели монтируются в стены, передача тепла происходит только излучением.

Пластинчатые

Представляет собой конструкцию, состоящую из сердечника и прикрепленных на него тонких металлических ребер. Пластины несут тепло конвективным способом.

Обособленно можно выделить угловые радиаторы. Они имеют особое расположение – монтируются в углу комнаты. Могут быть выполнены в любой конструкции.

По типу разводки

В зависимости от схемы соединения труб с нагревательным оборудованием системы отопления делятся на одно- и двухтрубные.

Однотрубная система

Принцип работы — жидкий теплоноситель поднимается по одному трубопроводу ко всем нагревательным элементам. В одноэтажном доме распространение тепла происходит в горизонтальном направлении.

Температура воздуха будет одинаковой во всех комнатах без исключения. В многоэтажных строениях по одному стояку горячая вода циркулирует от нижней точки к самой верхней в системе отопления. Верхние этажи обогреваются сильнее нижних. Контраст температур будет ощущаться даже в трехэтажных домах.

Преимуществом подобной системы является простота в проведении монтажных работ. При правильной регулировке давления в трубах все отопительные элементы обеспечиваются теплом достаточно эффективно.

Недостатков однотрубной системы отопления значительно больше. Все расчеты сети должны быть тщательно продуманы. Допущенные ошибки практически невозможно устранить без кардинальной перестройки всех отопительных объектов.

Каждый элемент в системе взаимосвязан. При поломке одного встанет работа всей магистрали.

Двухтрубная система отопления

Данная система имеет особую конструкцию. Здесь применяют схему параллельного подсоединения, что позволяет монтировать одинаковые радиаторные приборы. Через одну трубу подается горячий теплоноситель к радиатору, через другую выводится охлажденный. Между нагревательным объектом и батареями происходит постоянная циркуляция жидкости.

Основным достоинством двухтрубного подключения является возможность подавать теплоноситель одной температуры ко всем радиаторам, поэтому тепло будет одинаковым в любой точке многоэтажного дома.

Недостаток заключается в том, что на проведение отопительной магистрали затрачивается больше материалов. Необходимо устанавливать подающую и отводящую трубы.

Способы монтажа отопительного оборудования

Присоединение всех элементов отопительной конструкции может осуществляться по-разному. По способу монтажа к магистрали радиаторные системы отопления могут быть:

Вертикальная система имеет подключение снизу вверх. К одному стояку проводятся элементы отопления всех этажей в здании. Такой способ эффективен, но дорог.

Горизонтальная система применяется в зданиях, имеющих один этаж. Помещение обычно имеет большую площадь, поэтому конструкция отопления должна быть сложной. Подключение радиаторов происходит по горизонтальной траектории. Разводку стояков помещают в коридоре или подъезде.

Классификация по типу циркуляции теплоносителя

По способу создания циркуляции жидкости системы частного отопления подразделяются на два типа: гравитационные (с естественной циркуляцией) и насосные (с принудительным движением).

Перед монтажом следует учесть принципы работы каждого оборудования и выбрать наиболее подходящее под условия здания.

Системы с естественной циркуляцией

Естественное движение воды обусловлено только физическими процессами. Жидкость перемещается под давлением.

При правильной планировке такой системы отопление будет зависеть лишь от естественного напора воды. Сбои при соблюдении всех условий случаются крайне редко.

С принудительной циркуляцией

Если здание построено в местности с неустойчивым уровнем воды, специалисты рекомендуют провести оборудование с принудительной циркуляцией. Встраивается специальный насос, обеспечивающий постоянное движение теплоносителя.

Для его функционирования необходимо подключение к электроэнергии. При отключении электричества может возникнуть сбой во всей системе.

Открытая и закрытая система отопления

Все системы отопления также подразделяются на два типа, которые отличаются между собой не только важным элементом в структуре — расширительным баком, но и энергоэффективностью.

Система открытого типа

Основной принцип ее работы заключается в открытом расширительном баке. Вода нагревается в котле, устанавливаемом в самой низкой точке дома. За счет возникающего давления из-за разницы диаметров труб она поднимается вверх. Насос необязателен. В радиаторах теплоноситель остывает и снова попадает в нагревательный котел. Расширительный бак устанавливается в самой верхней точке. Он имеет открытую форму. Такой бак необходим, так как при нагревании вода увеличивается в объемах.

Радиаторы в открытом типе отопления должны быть изготовлены из металлов, отличающихся высокой прочностью. Следует выбирать между батареями из стали и чугуна.

Достоинством системы являются автономность работы. Она не зависит от электричества. Работа ее не будет сорвана из-за сбоев электроэнергии.

Такая конструкция имеет и серьезные недостатки. Она сложна в установке ввиду своей громоздкости. В баке вода быстро испаряется, поэтому возможно попадание воздуха в радиаторы. Вся внутренняя поверхность оборудования подвержена коррозии. Батареи медленно прогреваются, поэтому КПД открытой системы отопления низкое.

Система закрытого типа

Ее основное отличие – наличие закрытого бака, напоминающего по форме капсулу. Она разделена на две части мембранной перегородкой: в одной половине находится вода, а в другой — азот под давлением. Принцип работы: жидкость нагревается до нужной температуры, перемещается в расширительный бак и выравнивает давление. Обратно вода движется при помощи насоса.

Такая система способна отапливать большие площади, ей по силам обеспечить теплом здание любой этажности. Поэтому она получила широкое применение в частных и промышленных масштабах.

Закрытая система имеет ряд преимуществ:

1. Благодаря баку жидкость не испаряется, следить за уровнем воды нет необходимости.
2. Оборудование не подвержено коррозийным отложениям и окислению.
3. За счет регулировки давление на выходе и входе одинаково, поэтому трубы не подвергаются гидроударам.
4. Большой срок эксплуатации.
5. Высокая эффективность благодаря быстрому нагреву и хорошей теплоотдаче.