Вакуумный радиатор. Сущая правда и беспардонная ложь.

Возьмите обычный радиатор отопления, вставьте в нижний патрубок трубу, проходящую через весь радиатор, заполните емкость радиатора небольшим количеством раствора литиево-бромидной соли или этанола и откачайте воздух, чтобы снизить давление внутри. Вы получили так называемый «вакуумный радиатор», работающий по принципу «тепловой трубки», о котором так много споров в интернете.

По трубе, вставленной в радиатор, протекает горячий теплоноситель. Рабочая жидкость радиатора, соприкасаясь с внешней поверхностью трубы, быстро испаряется и ее пары конденсируются на внутренней поверхности ребер радиатора. Происходит быстрый перенос тепловой энергии от трубы с теплоносителем на внутреннюю поверхность радиатора.

Благодаря сниженному давлению рабочая жидкость испаряется при низких температурах. На внутренней стенке радиатора пар конденсируется и стекает вниз, чтобы вновь соприкоснуться с трубой с теплоносителем.

Тепловой поток через стальную стенку трубы прямо пропорционален разности температур между внутренней поверхностью ее стенки и наружной. При постоянном охлаждении наружной стенки рабочей жидкостью тепловой поток значительно выше, нежели в случае ее соприкосновения с воздухом.

Испарение жидкости приводит к поглощению большого количества тепловой энергии с поверхности трубы. Этим объясняется, казалось бы, парадоксальный факт: высокая теплоотдача трубы с теплоносителем при ее малой площади поверхности.

Анализируя вышесказанное, можно с уверенностью утверждать, что малейшая трещина в корпусе радиатора, нарушение целостности приведет к восстановлению атмосферного давления внутри. Результат — точка кипения рабочей жидкости повысится и образование пара также прекратится или будет незначительным.

Реклама настойчиво утверждает, что применение этого чудо-радиатора дает экономию и повышает эффективность работы любой системы отопления. Утверждение более чем спорно, и вот почему:

Теплоотдача. Начнем с того, что представленные некоторыми изготовителями сертификаты соответствия не подтверждают пункт 5.4 ГОСТа 31311-2005, который гласит: «Отклонения значения номинального теплового потока отопительного прибора от заявленного изготовителем должны быть в пределах от минус 4% до плюс 5%.»

Оно и понятно, поскольку этот параметр вакуумного радиатора весьма нестабилен. Вот что говорит, например, Википедия по запросу «Тепловая трубка»:

. имеют узкий эффективный диапазон использования. При превышении расчетной температуры вся охлаждающая жидкость может перейти в пар, что приведет к катастрофическому снижению теплопроводности трубки (до 1/80). И наоборот, при недостаточной температуре жидкость плохо испаряется.

Поиск в интернете каких-нибудь протоколов испытаний вакуумного радиатора с целью определения его теплоотдачи почти ни к чему не привел, если не считать этот документ, диаграмму из которого привожу на рисунке (для увеличения щелкнуть по картинке). (Копия)

Как видим, теплоотдача радиатора очень сильно зависит и от температуры теплоносителя, и от его расхода, то бишь, скорости прохождения воды по трубе. Объясняется это так:

Резкие увеличения и снижения теплоотдачи связанны с фазовым переходом, соответствующим интенсивной конденсации и испарению литиево-бромидной смеси внутри радиатора.

Так это или не так, но с такими непредсказуемыми характеристиками не совсем просто организовать применение какой-то автоматики. Совершенно очевидно при такой нестабильности, что даже разные экземпляры радиаторов будут иметь разные характеристики.

Быстрое время прогрева поверхности радиатора, о котором постоянно вещает реклама, делая из этого чуть ли не основной аргумент в пользу эффективности, на самом деле мало на что влияет. Теплотехническая схема дома — это не только радиаторы отопления. Это еще стены, это перекрытия, это и мебель, наконец, и все это являет собой некую массу, обладающую значительной теплоемкостью.

Чтобы поднять температуру воздуха в доме даже на один градус, надо прогреть не только воздух, надо прогреть и всю эту массу. Нагретый радиатором воздух не изолирован от общей массы и отдает ей тепловую энергию. И это не может случиться одномоментно, так не бывает. Поэтому от того, с какой скоростью прогреется радиатор после включения (через секунду или в течение пары минут), практически ничего не зависит.

Небольшое количество теплоносителя. Не забывает реклама акцентировать внимание и на этом аргументе. Но и это при внимательном рассмотрении опять же не аргумент в пользу вакуумника.

Если речь о дачном доме, где хозяева вынуждены применять в качестве теплоносителя покупные незамерзающие жидкости, то надо просто сравнить сумму, затраченную на теплоноситель, с суммой, затраченной на радиаторы, каждая секция которых продается по баснословным ценам. В большинстве случаев выгоднее купить незамерзайку.

В частном доме с постоянным проживанием, как правило, в качестве теплоносителя применяется обыкновенная вода. По определению говорить о какой-то экономии нет смысла — воды в колодцах, реках и ручьях немеряно и бесплатно.

Оппоненты обычно здесь утверждают, что малый объем теплоносителя прогреется быстрее, чем большой. Очевидно, имеется ввиду дача, где хозяева появляются наездами. Приехал, включил, и сразу комфорт. Не бывает сразу. Во-первых, сначала нужно прогреть теплоноситель. Во-вторых, после прогрева теплоносителя необходимо прогреть не только воздух, но и массив стен и перекрытий, и только тогда можно рассчитывать на комфорт. Обычные радиаторы сделают эту работу с той же эффективностью.

О чем еще вещает реклама? На большинстве ресурсов говорят об экономии в 2 раза, а наиболее рьяные обещают и 4. Это уже беспардонная ложь. Доказывать тут ничего не требуется, если вспомнить о законе сохранения энергии и о том, что теплопотери должны восполняться в полном объеме. Радиатор не вырабатывает никакой энергии, он только транслирует ее. А остальные аргументы, о которых говорилось выше, никакой экономии не создают.

Кроме всего прочего, в частном доме с его системой отопления следует более серьезно рассмотреть вопрос о естественной циркуляции, если таковая предусматривается. Движение теплоносителя в такой системе очень медленное, обусловленное только гравитационным напором. (Это обстоятельство уже само по себе является серьезным препятствием в работе вакуумного радиатора.) И напор этот будет ниже, чем с обычными радиаторами.

Причина проста. Вот схема с обычными радиаторами. Напор зависит от величины H, определяющей расстояние от середины радиатора до середины котла. Если судить более строго, то это расстояние между расположением воды с одинаковой температурой в котле и радиаторе. Чем больше это расстояние, тем выше гравитационный напор. Подробнее.

А вот схема с вакуумным радиатором. Совершенно очевидно, что расстояние H здесь меньше. Следовательно, и гравитационный напор ниже. Как результат, эффективность работы системы в целом снижается.

Напоследок можно привести пару практических применений вакуумного радиатора от пользователей, а не от торгашей. Примеры взяты отсюда.

dahnik:
Ну вот, купил один 8-ми секционный на пробу. Увы передача тепла не 1 к 1, а где то процентов 70 (то есть труба значительно теплее самого радиатора), или мне не повезло и китайцы там чего то не доложили в плане бром-лития, или это очередной развод. А может и всё вместе. Кроме того слышно постоянное потрескивание, хотя продавец уверял, что трещали только батареи старой конструкции на каком то сухом порошке.

Suneco:
Здравствуйте Всем! Купил себе вакуумный радиатор на 8 секций и провел эксперимент. Для начала 8 секционный алюминиевый радиатор залил водой, вкрутил в него электрический тэн 1,6 кВт с термо-реле который выставил на 80 градусов и подключил через прибор замеряющий время работы и затраченную энергию. Установил в душевой кабинке с термометром и включил электротэн на час, затем повторил все с вакуумным радиатором.

Итог:

Алюм. рад.	Вак. рад
затраченная электроэнергия	782 вт	356 вт
начальная температура в кабине	24°С	25°С
конечная температура в кабине	40°С	32°С

Разница температур: 16° при 782 вт и 7° при 356 вт
Вывод: физику не обманешь. Поставь на вакуумный радиатор теплосьемники, как на алюм. рад. получим равные рузультаты.

Второй пример весьма примечателен. Вакуумный радиатор за час работы затратил в два раза меньше электроэнергии, чем обычный. Но и нагрел помещение в два раза меньше, хотя реле было выставлено также на 80 градусов! В чем дело? В плохой теплоотдаче. И чтобы получить такую же теплоотдачу, как в случае с алюминиевым радиатором, нужно ставить два вакуумных.

Как видим, экономии, как таковой, нет вообще. Мало того, покупая вакуумный радиатор по завышенным ценам, несем неоправданные расходы.

Особенности и характеристики вакуумных радиаторов отопления

В результате перспективных разработок в области повышения эффективности систем отопления появились новые типы отопительных приборов, призванные снизить затраты энергии на отопление. Один из новых типов — это вакуумные радиаторы. Несмотря на свое недавнее появление на рынке, они уже успели получить положительные отзывы. К преимуществам таких батарей можно отнести компактные габариты, высокие показатели теплоотдачи и абсолютную безопасность в эксплуатации.

Принципы действия

Принцип работы вакуумной батареи основан на способности теплоносителя при пониженном давлении закипать при низкой температуре и отдавать тепло при конденсации.

Вакуумные радиаторы отопления содержат теплоносители, способные к быстрому испарению при низкой температуре. Активация отопительной секции начинается уже при температуре 35°С, а полностью в рабочий режим радиатор входит при 50°С.

В нижней части секции находится теплообменник, представляющий собой прямой отрезок трубы, охваченный кольцом, переходящим в вертикальную емкость. Вертикальная трубка заполнена литиево-бромидной солью или этанолом, она герметично запаяна, воздух из емкости откачан. Прогрев батареи происходит при конденсации паров теплоносителя на поверхности трубки.

Сравнение с обычной батареей по данным тепловизора.

Особенности вакуумного радиатора

Отличия устройства вакуумного радиатора от традиционных батарей отопления продиктованы принципом его действия и состоят в следующем.

Объем

Вакуумные батареи требуют минимального объема теплоносителя. Горячая жидкость занимает только объем теплообменника в нижней части радиатора. Например, батареи в 10 секций имеют объем около 0,5 л. Для сравнения, объем обычного чугунного радиатора с аналогичным количеством секций составляет не менее 4 л.

Герметичность

Вакуумный радиатор работоспособен только при отсутствии воздуха в трубке с рабочим составом. Разгерметизация секции нарушает принцип работы и прекращает процесс кипения наполнителя и выработки тепла. При этом положительным моментом является то, что выходит из строя только одна секция батареи.

Низкая рабочая температура

Температура кипения рабочей жидкости в 35°С позволяет построить эффективную систему отопления на альтернативных источниках энергии, таких как термальные источники или водяные коллекторы, нагреваемые солнечным светом.

Преимущества

Особенности устройства и принципа работы вакуумных радиаторов обеспечивают ему ряд преимуществ над традиционными чугунными или алюминиевыми отопительными батареями. Отсутствие гидравлического сопротивления в теплообменнике каждой из секций радиатора позволяет монтировать батареи неограниченного размера.

Минимальный объем теплоносителя позволяет использовать нагреватели меньшей мощности. Установленные в уже существующей отопительной системе вакуумные радиаторы отопления обеспечивают снижение расхода топлива. Но при наличии в системе аккумулятора теплоты, то есть большого объема теплоносителя, основные преимущества этого типа отопительных приборов будут утрачены.

Из-за немалой стоимости секций такого типа может показаться, что покупать его невыгодно. На самом деле за время эксплуатации вакуумная система отопления способна полностью себя окупить, особенно в контурах с малым объемом теплоносителя. Кроме того, она позволит отказаться от циркуляционного насоса, что даст дополнительную экономию.

При использовании данных приборов исключается их засорение и заиливание, как в традиционных батареях, а также образование воздушных пробок.

Недостатки

Достаточно высокая цена данного прибора может посеять сомнения у покупателя при решении вопроса его приобретения.

К недостаткам вакуумного радиатора можно отнести также вероятность вытекания теплоносителя в случае разгерметизации прибора. Затопления не произойдет по причине малого количества жидкости, но следует помнить, что литиево-бромидная смесь является ядовитой для человека.

Признаки качественного радиатора

По причине длительного срока службы прибора данного типа, а также его немалой стоимости, подходить к выбору и приобретению следует особенно тщательно.

Следует обратить внимание на следующие признаки качественного вакуумного радиатора:

• При раскачивании прибора слышен шелест, но не перетекание жидкости;
• Ровные сварочные швы;
• Загерметизированный заправочный вентиль.

У покупателя всегда есть право потребовать от продавца предъявления сертификата.

Особенности монтажа

Из особенностей установки этого типа отопительных приборов следует упомянуть про вертикальность монтажа секций и бережное обращение в целях сохранения герметичности. Также необходимо напомнить, что вакуумный радиатор имеет только патрубки подачи и отвода теплоносителя, дополнительных устройств и воздушных клапанов они лишены. Для упрощения замены отопительного прибора целесообразно использовать быстроразъемные соединения.

Перед установкой производители рекомендуют несколько раз покачать устройство вправо и влево. Делается это для того, чтобы жидкость гарантированно стекла в нижнюю часть радиатора.

Необходимо учитывать, что вакуумные батареи не рекомендуется применять наряду с другими типами отопительных приборов. Это может снизить эффективность всей схемы отопления дома.

Также следует знать, что для экономии средств на отоплении дома необходимо в первую очередь снижать потери тепла. Тогда их восполнение потребует, соответственно, меньше средств.