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.

Вакуумные радиаторы: выбор и самостоятельное изготовление

В конструкции обычных радиаторов сложно придумать что-то новенькое, разве что использовать металлы разных типов да форму оптимизировать с целью увеличения площади поверхности. Вакуумные устройства можно считать интересным опытом, который пока не получил широкого распространения. Тем не менее, такие приборы инновационные, ведь, если верить производителям, они эффективнее обычных, а электрические вакуумные радиаторы и вовсе способны сократить потребление электроэнергии в разы.

Особенности конструкции

При использовании обычного радиатора отопления предполагается циркуляция через него теплоносителя (чаще всего горячей воды), он прогревается, соответственно и температура в комнате растет.

При этом могут возникать такие проблемы как:

• неравномерный прогрев – может быть вызван как воздушными пробками в самой батарее, так и загрязнением из-за плохого качества теплоносителя;

Обратите внимание!
Если с воздушной пробкой можно справиться самостоятельно с помощью крана Маевского, то загрязнение батареи просто так не устранить.

• коррозия металла. Встречается далеко не всегда, но при возникновении такого явления риск протечки возрастает, случается это, как правило, в самый неподходящий момент.

Слева термограмма вакуумного радиатора, справа – обычного с воздушными пробками

Вакуумные радиаторы предполагают несколько иной принцип передачи тепла от теплоносителя в помещение. Если в обычной батарее теплоноситель протекает через весь отопительный прибор, то в вакуумных он течет только через трубу, проходящую через нижнюю часть устройства.

Частично пространство радиатора заполнено литиево-бромидной жидкостью, также при изготовлении устройства из него откачивается воздух, это необходимо для того, чтобы снизить температуру кипения жидкости.

В результате этих манипуляций производителям удалось добиться того, что литево-бромидная жидкость вскипает, и начинает активно испаряться уже при температуре около 35ᵒ С.

Процесс работы выглядит примерно так:

• котел быстро разогревает теплоноситель;
• тот по трубе протекает через радиаторы отопления;
• литиево-бромидная жидкость за считанные секунды нагревается до температуры кипения и испаряется, пары подымаются в верхнюю часть устройства;
• здесь их температура начинает снижаться и происходит конденсация паров;
• по внутренней поверхности стенок капли жидкости стекают вниз и цикл повторяется.

Принцип действия обогревателя

По такой схеме работают абсолютно все вакуумные радиаторы, как проточные, так и электрические. Вся разница заключается в том, что в первых для подогрева используется труба с теплоносителем, а в электрических – ТЭН, вмонтированный в нижнюю часть устройства.

Правда и вымысел о вакуумных радиаторах

Что касается отношения к новинке, то люди разделились на 3 группы:

1. одним новшество абсолютно безразлично, отопление работает, да и ладно;
2. другие уверены, что все это – происки маркетологов, а новинка абсолютно бесполезна;
3. третьи уверяют всех, что экономия энергозатрат составляет чуть ли не 50-70% по сравнению с обычным отоплением.

Что обещают производители

К заверениям продавцов всегда стоит относиться с опаской, ведь главная задача для них – продать товар, интерес покупателя стоит в лучшем случае на втором месте.

Но упомянуть о заявленных преимуществах стоит, судя по рекламе, вакуумный радиатор отопления позволит:

• снизить количество теплоносителя в отопительной системе дома, радиатор в 10 секций потребует всего лишь 0,5 л воды для равномерного прогрева;

Характеристики радиаторов популярного производителя

Обратите внимание!
Всего в отопительных системах такого типа объем теплоносителя может быть в пределах 15-20 л и даже меньше.

• повысить скорость прогрева радиатора, если обычный чугунный будет разогреваться несколько минут, то вакуумный – меньше минуты;
• понизить температуру теплоносителя в системе, вместо 80ᵒС его достаточно нагреть примерно до 50-60ᵒС;
• сделать невозможным загрязнение внутренностей радиатора из-за плохой очистки теплоносителя просто невозможно, ведь вода течет только через нижнюю трубку;

На фото видно, что теплоноситель идет через нижнюю часть прибора

• образование воздушных пробок также невозможно;

Что касается недостатков, то в рекламе обычно упоминается только достаточно высокая цена, а также то, что при неаккуратном обращении возможна разгерметизация устройства. Учитывая высокую степень опасности литиево-бромидной жидкости, это чревато самыми негативными последствиями.

Вакуумные батареи в реальной жизни

Самое главное, что нужно понимать, так это то, что радиатор – всего лишь посредник, его роль заключается в том, чтобы максимально быстро передать тепло в комнату, сам по себе он энергию не вырабатывает. Так что потребность дома в энергии для обогрева останется той же, а снизить ее можно за счет грамотной теплоизоляции.

По ряду пунктов есть замечания:

• загрязнение, воздушные пробки действительно никогда не образуются, но вот в обычной отопительной системе достаточно просто следить за чистотой воды. А установленный кран Маевского позволит за считанные секунды спустить лишний воздух из системы;
• объем воды действительно понадобится меньший и котел подогреет его быстрее, но для поддержания нужно температуры ему придется включаться чаще, то есть система будет обладать малой инерционностью;
• вакуумные радиаторы обладают еще одним недостатком – площадь контакта трубы с теплоносителем и литиево-бромидной жидкости невелика. Так что вопрос эффективности теплопередачи под вопросом;

Площадь контакта невелика

• помнить нужно и то, что температурный режим и эффективность нагрева радиатора имеют нелинейную связь. Если в случае с обычным температура поверхности плавно растет с увеличением температуры теплоносителя, то в вакуумных могут наблюдаться скачки, когда даже небольшое повышение температуры воды приводит к росту теплоотдачи. Связано это со свойствами литиево-бромидной жидкости.

Зависимость между теплоотдачей и температурой теплоносителя нелинейная

Обратите внимание!
Обычно производитель сам устанавливает оптимальный температурный режим для своей продукции.
Так что, хотя принцип работы вакуумных радиаторов отопления один и тот же, оптимальная температура теплоносителя может быть разной для разных моделей.

При несоблюдении рекомендуемой температуры теплоносителя есть большой риск того, что теплоотдача батареи снизится в разы. Такое может произойти в случае, если вся жидкость вдруг испарится, в таком случае нужно будет снизить температуру воды в трубе и ждать, когда пойдет процесс конденсации.

При малом нагреве испарение будет идти вяло

Также не стоит думать, что такие батареи будут эффективны при низкой температуре теплоносителя. Просто будет испаряться очень мало литиево-бромидной жидкости, что скажется на нагреве металла корпуса.

Тем не менее, перечисленные особенности являются скорее теоретическими, ощущается нехватка эксперимента, проведенного независимой организацией.

Пока что можно опираться только на опыт применения подобных систем:

• г. Тюмень – снижение на 1/3 расходов на отопление жилья (200 м2), до этого стояли обычные алюминиевые батареи;
• г. Екатеринбург – в сильный мороз для обогрева дома (около 400 м2) в час расходовалось 8 кВт энергии.

Подобных примеров можно привести немало, но есть и неудачный опыт использования вакуумных радиаторов, когда особой разницы с обычными батареями не ощущалось. Так что многое зависит еще и от качества самой батареи, качественные стоят очень дорого.

На что обратить внимание при выборе

Даже высокая цена не всегда является гарантией столь же высокого качества.

При выборе стоит обратить внимание на:

• сварные швы должны быть ровными, без наплывов;
• количество жидкости внутри прибора должно быть таким, чтобы при переворачивании был слышен только легкий шелест, бульканье говорит о том, что производитель перестарался;
• качество покраски также говорит о многом, в идеале она не должна счищаться ни ногтем, ни растворителем;
• вентиль, через который выполняется заливка жидкости, должен быть надежно герметизирован. Можно попробовать перевернуть радиатор и понаблюдать за тем, не появятся ли капли на стыке;
• не лишним будет и ознакомиться с технической документацией. В частности, внимание стоит обратить на рекомендуемую температуру теплоносителя.

Сертификат соответствия может служить гарантией качества

Обратите внимание!
При покупке электрических моделей стоит включить его в сеть и засечь, как быстро нагреется поверхность прибора.

Самодельная вакуумная батарея

Легкоиспаряющуюся жидкость найти не проблема, с откачкой воздуха может справиться любой насос, так что можно попробовать создать аналог заводской вакуумной батареи своими руками. Причем изготовить можно как проточную модель, так и электрическую.

На роль корпуса подойдет обычная старая батарея отопления, инструкция по изготовлению предусматривает:

• через нижнюю часть пропускается труба, по ней будет циркулировать теплоноситель;

Готовый корпус для вакуумной батареи

• если под рукой нет именно литиево-бромидной жидкости, то можно взять любую другую (предпочтение стоит отдать неядовитым). Можно использовать этанол и даже простую воду (правда, температура кипения будет несколько ниже);
• заполнять целиком батарею не нужно, достаточно, чтобы жидкость просто покрывала трубу с горячей водой;
• затем через верхнюю футорку откачивается воздух и можно приступать к испытаниям самодельного обогревателя. Теоретически, он должен нагреваться полностью секунд за 20, а все стыки должны оставаться сухими.

Можно сделать и передвижной обогреватель такого типа. Для этого достаточно в нижнюю часть вмонтировать ТЭН вместо проточной трубы. А если приобрести ТЭН с термостатом, то можно будет еще и регулировать температуру в комнате. Вакуумный радиатор отопления своими руками по эффективности вполне способен потягаться с покупными моделями.

Компактный ТЭН с термостатом

Подведение итогов

Вакуумные радиаторы – интересный ход производителей оборудования для отопления дома. Некоторые усматривают в этом заговор, цель которого – вытянуть побольше денег из карманов доверчивых покупателей, другие – едва ли не революцию в отоплении жилья, пока что просто не хватает статистики для окончательного вывода.

Но если высокая стоимость не пугает, то можно приобрести подобную модель, хуже обычной батареи она точно работать не будет. На видео в этой статье показано сравнение вакуумного радиатора с обычными моделями.