Принципы организации систем отопления и отопительные приборы

Конверторный способ отопления.

При оснащении дома конверторным отоплением воздушные массы различной температуры, которые присутствуют в помещениях, перемешиваются. Осуществляется это благодаря естественному вхождению теплового потока, который исходит от поверхности оборудования. Может показаться, что такой процесс обогрева дома не может быть эффективным и равномерное прогревание комнат здесь попросту невозможно. Однако в действительности это не так. Ведь отопление, основанное на конвекции, предполагает непрерывную циркуляцию воздуха через теплообменную часть оборудования. К недостатком конверторного способа отопления относят возможность скапливания теплого воздуха в верхней части помещения.

В качестве приборов отопления могут использоваться водяные и электрические конвекторы. Конвекторы отопления, использующие в качестве теплоносителя воду, популярны благодаря безопасности и простоте их эксплуатации: при работе этих агрегатов не выделяется никаких веществ, а их применение не требует от потребителя специальных знаний и навыков.

Рис. 1.11. Схема распределения теплоты при конвекционном способе отопления Самым распространенным примером таких устройств могут служить радиаторы водяного отопления, подключенные к центральной или автономной системе отопления.

Водяные конверторные обогреватели представляют собой радиатор-теплообменник с водой (антифризом), гладкий или оребренный — для увеличения площади теплоотдачи. Нагревательного элемента в его конструкции нет: через радиатор, являющийся элементом отопительного контура, циркулирует горячая вода и нагревает его корпус. Контактирующие с корпусом воздушные массы нагреваются и поднимаются вверх, образуя конвекционные потоки.

Такие водяные конвекторы отопления могут быть представлены знакомыми всем чугунными радиаторами, алюминиевыми, биметаллическими приборами и стальными трубчатыми радиаторами (табл. 1.17).

Ключевой характеристикой радиаторов отопления является теплоотдача. Она показывает тепловую эффективность того или иного радиатора водяного отопления. Этот показатель изменяется в киловаттах теплоты, которая могут выделять отдельная секция (для секционных алюминиевых или биметаллических радиаторов) или весь радиатор (для цельнокорпусных стальных или биметаллических радиаторов отопления).

Биметаллические радиаторы представляют собой каркас из стальных или медных полых труб (горизонтальных и вертикальных), внутри которых циркулирует теплоноситель. Снаружи на трубах прикреплены алюминиевые радиаторные пластины. Их присоединяют способом точечной сварки или методом специального литья под давлением. Каждая секция радиатора соединена с другой стальными ниппелями с термостойкими (до 200°С) каучуковыми прокладками.

Конструкции радиаторов.

Наибольшей теплопроводностью обладает медь — 250 Вт/м • К, затем алюминий — 230 Вт/м • К, далее сталь — 65 Вт/м • К и чугун — 53 Вт/м • К.

Отдельно можно рассмотреть водяные и электрические конвекторы.

Водяные конвекторы представляют собой блок, состоящий из корпуса, внутри которого находятся медные трубы для циркуляции теплоносителя и окружающий их пластинчатый теплообменник. Принцип работы прибора основан на подогреве воздуха, проходящего через камеры с теплообменниками. Внизу Сравнительная характеристика радиаторов.

и вверху корпуса предусмотрены решетки, через которые беспрепятственно проходят воздушные потоки. В приборах с естественной циркуляцией забор воздуха происходит без помощи вентиляторов — опускающиеся вниз холодные воздушные массы попадают в корпус прибора, нагреваются, покидают его, устремляются вверх и смешиваются с окружающей атмосферой. Эти батареи работают бесшумно и не требуют подключения к источникам питания. Производительность конвекционного оборудования зависит от температуры теплоносителя и от интенсивности воздушных потоков, создаваемых вокруг теплообменника. Более эффективно работают водяные конвекторы отопления с вентилятором. Принудительная вентиляция ускоряет циркуляцию воздушных масс и делает ее равномерной, увеличивает производительность прибора и сокращает время, необходимое для обогрева помещения. Принудительная конвекция особенно важна для помещений с повышенной влажностью и обогрева больших площадей. Изменяя скорость вращения вентилятора, несложно управлять теплопроизводительностью устройства. Для работы вентилятора необходимо подключение к электричеству. Конвекторы более эффективны и экономичны, чем обычные радиаторы, так как для их полноценной работы не требуется высокая температура теплоносителя. Они безопасны и практически не сушат воздух, а корпус никогда не нагревается до высоких температур — его температура в среднем составляет 40—50°С. Схема и внешний вид настенного водяного конвектора приведены на рис. 1.12.

Рис. 1.12. Схема (а) и внешний вид (б) настенного водяного конвектора.

Электрический конвектор работает по тому же принципу. В конструкции электрического конвектора источником теплоты выступает термоэлектрический нагреватель, вмонтированный в середину теплообменника. Он преобразует электрическую энергию в тепловую и передает ее пластинам, а те — проходящему воздуху.

В самых современных электронагревательных приборах традиционный термоэлектрический нагреватель отсутствует, спираль из вольфрама или нихрома располагается прямо внутри теплообменника. Обогреватель, работающий от электричества, является самым эффективным, его КПД достигает 99%. Работой электрического конвектора управляет автоматический термостат, поддерживающий установленную температуру воздуха в помещении. Он прекращает и возобновляет подачу электроэнергии к спирали по сигналам датчика температуры. В напольных моделях аппаратов установлен дополнительный датчик безопасности, фиксирующий положение корпуса. При случайном опрокидывании прибора датчик разорвет электрическую цепь и короткого замыкания, и пожара не произойдет. Вид электрического конвектора приведен на рис. 1.13. К недостаткам следует отнести высокую стоимость электроэнергии.

Рис. 1.13. Электрический конвектор.