Теплоотдача внутрипольных конвекторов

Практически каждый год на отечественном строительном рынке появляются новые технологии и материалы. Они касаются самых различных сторон возведения и эксплуатации зданий и сооружений. В числе относительно недавно появившихся и сразу получивших серьезное распространение технологий следует отметить способ отопления помещений при помощи внутрипольных конвекторов.

Важно отметить, что применение этого варианта обогрева предоставляет владельцу дома, офиса или торгового центра большие возможности в части создания стильных и оригинальных интерьеров. Однако, значительную часть потенциальных потребителей интересует вопрос, насколько эффективным является отопление с применением внутрипольных конвекторов. Для ответа на него необходимо разобраться с понятием теплоотдачи конвекторов и основными факторами, от которых зависит этот важнейший для системы отопления показатель.

 

Что такое теплоотдача и факторы, влияющие на этот параметр

Теплоотдача обогревательного прибора показывает его мощность.

Под этим параметром понимается количество тепла, которое выделяется конвектором или батареей за единицу времени. Чем выше значение показателя, тем более эффективным является элемент отопительной системы. Учитывая сказанное, становится понятным, почему именно теплоотдача выступает ключевым показателем при выборе подходящего варианта обогрева здания и комплектовании системы отопления.

Для того, чтобы оценить уровень теплоотдачи внутрипольных конвекторов, необходимо понимать основные факторы, которые влияют за значение этого важного параметра.

Среди них необходимо выделить три наиболее значимых, а именно:

1. Материал изготовления. Наибольшие коэффициентом теплоотдачи среди металлов, используемых для изготовления отопительных приборов, обладает медь. Далее с заметным отрывом идут алюминий, сталь, а на последнем месте — чугун. Главным недостатком меди выступает низкий уровень прочностных параметров. Однако, конструктивные особенности встраиваемых в пол конвекторов позволяют без проблем использовать этот металл, который обычно дополняется алюминием.
   В результате, внутрипольные радиаторы заслуженно считаются одним из лучших вариантов для обогрева в плане уровня теплоотдачи.
2. Размещение и тип подключения конвекторов или батарей. Главное правило, которому следуют при устройстве отопительной системы – расположение радиаторов по наружному периметру здания с обязательным присутствием конвектора под каждым окном. Это утверждение является справедливым как для обычных батарей, так и для внутрипольных конвекторов. Поэтому данный фактор не влияет на соотношение показателя теплоотдачи при сравнении различных видов приборов отопления.

 

3. Скорость и температура теплоносителя. Зависимость теплоотдачи от степени нагрева теплоносителя и скорости его перемещения по отопительной системе очевидна. Но при рассмотрении этого фактора крайне важно понимать, что более высокая температура сопровождается как ростом эксплуатационных расходов на обогрев здания, так и увеличением уровня потенциальной опасности пожара.

Важно отметить, что использование при изготовлении внутрипольных конвекторов алюминия и, что особенно важно, меди, обладающих высокой теплоотдачей, позволяет уменьшить температуру теплоносителя в системе, добившись при этом высокой эффективности обогрева. Как следствие, грамотное применением встраиваемых в пол радиаторов позволяет снизить расходы на отопление и увеличить степень безопасности эксплуатации отопительной системы.

Даже поверхностный анализ факторов, влияющих на уровень теплоотдачи, наглядно показывает, что внутрипольные конвекторы по многим параметрам не только не уступают стандартным батареям, но и заметно превосходят их. Для того, чтобы сделать более взвешенные выводы, требуется детально изучить конструктивные особенности встраиваемых в пол радиаторов и их влияние на уровень рассматриваемого параметра.

Особенности внутрипольных конвекторов применительно к показателю теплоотдачи

Конструкция внутрипольного конвектора состоит из трех обязательных частей, каждая из которых имеет собственное четко определенное функциональное назначение, имеющее крайне важную роль в общей эффективности системы.

Поэтому целесообразно подробнее остановится на всех трех, указав влияние на уровень итоговой теплоотдачи:

• Лоток. Размещается в стяжке пола. Основное требование – прочность, необходимая для надежного расположения обогревательного элемента, и устойчивость к коррозии, которая требуется для долговечной эксплуатации. Поэтому лоток изготавливается из оцинкованного или нержавеющего металла. Это выступает дополнительным плюсом с точки зрения теплоотдачи, так как тепло от конвектора отражается от поверхности лотка в сторону отапливаемого помещения.

 

• Обогревательный элемент. Ключевая деталь системы отопления. Располагается внутри лотка, изготавливается из алюминия и меди. Именно поэтому обладает крайне высоким уровнем теплоотдачи, заметно превосходящим большую часть альтернативных вариантов обогрева.
• Декоративно-защитная решетка. Функциональное назначение этого элемента обогревательной системы – защита конвектора от внешних воздействий при одновременном обеспечении свободного воздухообмена между пространством лотка и отапливаемого помещения. Решетка изготавливается из различных материалов, как обладающих высокой теплопроводностью, например, разных металлов, так и имеющих низкую теплоотдачу – пластика или древесины. Несмотря на это, на общий уровень данного параметра конструкции это практически не влияет, благодаря решетчатой структуре элемента.

Впечатляющие показатели теплоотдачи системы обогрева с внутрипольными радиаторами объясняются продуманной конструкцией конвектора, в которой все три элемента крайне удачно дополняют друг друга. В результате, достигается высокая эффективность отопления, в большинстве случаев превосходящая альтернативные варианты.

Рекомендации по увеличению теплоотдачи встраиваемых в пол конвекторов

Приведенный выше анализ продемонстрировал, что система обогрева с встраиваемыми в пол радиаторами вполне заслуженно считается одной из самых эффективных. Однако, достижение высокого уровня теплоотдачи становится возможным только при грамотном выборе и последующем использовании внутрипольных конвекторов.

Для этого необходимо следовать нескольким достаточно простым рекомендациям. Во-первых, при подборе подходящего внутрипольного конвектора целесообразно рассматривать только продукцию проверенных, давно и успешно работающих на рынке компаний-производителей. Это позволит получить качественное изделие, полностью отвечающее заявленным изготовителем параметрам.

Во-вторых, увеличить показатель теплоотдачи может приобретение конвектора с встроенным вентилятором. Естественно, подобное изделие обойдется дороже, но в процессе эксплуатации увеличение стоимости компенсируется ростом эффективности обогрева.

 

В-третьих, еще одним обязательным условием достижения высокого уровня теплоотдачи отопительной системы с внутрипольными конвекторами выступает правильный монтаж отопительных приборов. В ходе работ должны выполняться все технологические требования, строительные стандарты и правила. Поэтому целесообразно обращаться за помощью к профессиональным монтажникам, либо выполнять работы самостоятельно, но предельно аккуратно и тщательно соблюдая технологию.

Следование перечисленным выше нехитрым рекомендациям позволит получить на выходы эффективную систему отопления с внутрипольными конвекторами. При этом владельцу здания гарантируется высокий уровень теплоотдачи, который сочетается с разумными расходами на обогрев.

5 способов как повысить эффективность отопления

На чтение 3 мин Просмотров 358 Опубликовано 13.05.2020 Обновлено 10.05.2020

Дома прохладно, хотя отопление включено? Возможно, проблема в неполноценной теплоотдаче радиатора. Ее можно увеличить поработав над отопительной системой или местом ее расположения. Рассмотрим 5 способов, как повысить эффективность батарей.

Спустить воздух или прочистить секции

Это нужно, когда, в системе образовалась воздушная пробка. Она заняла место, в которое должна поступать горячая вода. Нужно ее выпустить, и батарея прогреется полностью. На радиаторах есть специальные отверстия для выведения воздуха, также применяется кран Маевского, который монтируется сбоку батареи. Для активации спуска пробки врадиаторе нужно открутить кран отверткой и подставить емкость, в которую будет стекать вода после выхода закупорки. Также устанавливают автоматический воздухоотводчик, у которого есть поплавок, закрывающий отверстие для выхода воздуха, который опускается при его скапливании в системе и дает ему выход. Вместе с этим устройством нужно применять фильтры для воды, подаваемой в батарею.

Также теплоотдача может снижаться из-за образования ржавчины или известкового налета в секциях. Такие засорения создают слой, поглощающий тепло, и снижают объем горячей воды, проходящей по отопительной системе. Прочистка бывает механической, химической, с применением напора, электрогидроимпульса и др. методов. Что выбрать, зависит от конструкции, материала секций и вида загрязнений.

Ускорить конвекцию

Это может сработать, когда батареи горячие, но помещение не прогревается. Нужно направить на них вентилятор, и он ускорит конвекцию. Для этого также используют кулер системного блока компьютера, который можно установить неподалеку от радиатора и направить задней частью в его сторону. Ускоренный поток воздуха будет нагреваться, и его теплые массы быстрее заполнят помещение.

Устранить препятствия

Для красоты некоторые закрывают радиаторы декоративными щитами. Они препятствуют конвекции воздуха и поглощают тепло. Если они необходимы, нужно заменить сплошные конструкции на решетчатые или дырчатые. Важно устранить препятствия движению воздуха в виде выступающих подоконников и плотных штор, свисающих на батарею.Тогда процесс его циркуляции будет максимальным, и помещение будет прогреваться лучше.

Направить распространение тепла

Часть тепла уходит в стену, что за радиатором, поэтому для того, чтобы оно шло только в направлении помещения, ее изолируют. Для этого на стену наклеивают вспененный полиэтилен со слоем фольги с одной стороны, отражающим слоем к помещению, утеплителем к поверхности. Он не дает холоду от стены поступать в комнату, а фольга отталкивает тепло, исходящее от радиатора. Этот момент можно учесть еще при монтаже отопительной системы, разместив за ней ребристый щит из стали.

Дополнительное оснащение радиаторов

Можно увеличить теплоотдачу батареи, надев на нее алюминиевый кожух. Этот металл быстро поглощает и отдает тепло. Если не установлен счетчик на отопление, добавление секций к радиатору сделает нагреваемую площадь больше, и в комнату станет поступать больше тепла.

Так же для теплоотдачи имеет значение цвет радиатора: коричневый или бронзовый цвет увеличивает ее на 20 – 25 % по отношению к белому. Перед покраской следует удалить предыдущие слои покрытия, которые часто есть на старых чугунных батареях, потому что они поглощают тепло.

Если избавить отопительную систему ее от воздушных пробок, загрязнений, устранить препятствия для конвекции и направить распространение тепла, температура воздуха в комнате повысится.

Теплоотдача отопительных приборов — lovial.

narod.ru (ref 21.04.2015)

Квалифицированный мастер окажет услуги по установке, подключению и ремонту бытовой техники: стиральных, посудомоечных и сушильных машин, газовых и электрических плит, проточных и емкостных водонагревателей, электрических и газовых духовых шкафов и многого другого в городе Киев и близлежащих районах. Телефон (099) 406-27-87 Алексей            Данная статья была написана много лет назад. В настоящее время многие ссылки не работают. Со временем статья будет переработана и дополнена.        В данной статье я постараюсь объяснить, какие бывают основные разновидности отопительных приборов и как определять их теплоотдачу. Практически можете посмотреть здесь.        Передача тепла осуществляется тремя способами — теплопроводностью (кондуктивностью), конвекцией (перемешиванием) и излучением (радиацией).В отопительных приборах работают все три вида переноса тепла, но в зависимости от конструктивного исполнения доля (вклад) того или иного способа в общую теплоотдачу очень отличается.        В частности, интенсивность лучистого (радиационного) теплообмена зависит от четвертой степени абсолютной (в Кельвинах) температуры поверхности, поэтому у радиаторов очень большая доля поверхности контактирует непосредственно с теплоносителем. Для конвекции зависимость от температуры линейная, поэтому рациональнее увеличить площадь в несколько раз оребрением — температура ребер будет существенно ниже температуры теплоносителя, но за счет многократного увеличения площади эффективность возрастет. Кроме того, усилению конвекци очень способствует увеличение скорости потока воздуха, обдувающего ребра, чего можно добиться, увеличив высоту конвективных ребер.        Теперь давайте немного разберемся с терминологией. Радиатором называется такой отопительный прибор, у которого доля теплоотдачи излучением составляет более 25%. Однако очень часто (и в торгующих фирмах, и в интернете) радиатором называют любой отопительный прибор, что не совсем верно. Кроме того, при сильном изменении температуры теплоносителя возможен «переход» прибора из категории «радиатор» в категорию «не радиатор» и обратно. Так что не будем на этом зацикливаться, методика расчета теплоотдачи от названия, слава богу, не зависит. Стальные радиаторы        Наиболее распространенными и относительно недорогими в настоящее время являются стальные панельные радиаторы.        Существует великое множество торговых марок и названий, но в реальности почти все они очень похожи по внешнему виду и прочим характеристикам. Причина этого явления состоит в следующем: существует финский концерн Rettig (подразделение Rettig Heating Group занимается радиаторами), который производит радиаторы и оборудование для их изготовления. Концерн строит (покупает) свои заводы (торговые марки Delta, Dianorm, Finimetal, LVI, Myson, Purmo, Radson, Thermopanel, Vogel & Noot, MMA & Myson Heating Controls, UWE, Jukova и др., заводы в Швеции, Германии, Бельгии, Великобритании, Франции и Польше), а также поставляет оборудование другим компаниям (Korado в Чехии, Korad в Словакии и т.д.). Поэтому их характеристики довольно близки. Вплоть до таблиц теплоотдачи для некоего усредненного стального радиатора. Однако ньюансы есть и, возможно, когда-нибудь я о них расскажу.        Конструктивно они представляют собой штампованные стальные панели, соединенные друг с другом при помощи сварки. Толщина листов по европейским нормам должна быть не менее 1.11 мм, на практике она колеблется от 1.12 до 1.25 мм (единственное известное мне исключение — Kermi, они говорят о толщине 2.5 мм), причем толщина металла конкретного радиатора зависит от конкретного мотка стального листа — производить стальные листы с гарантированной точностью в сотые доли миллиметра пока не научились. А поскольку металл традиционно покупается на вес, то большинство радиаторов имеет толщину стенки больше 1.11, но до 1.25 «не дотягивает», что бы там ни говорили менеджеры…        К панелям может крепиться конвекторная часть («гармошка» из стального листа толщиной 0,5 мм). В зависимости от комбинаций радиаторных панелей и конвекторов радиаторы делятся на типы, представленные в таблице. Замечу, что буквенные обозначения типов у разных изготовителей могут отличаться, поэтому самым надежным будет цифровое обозначение. Типы стальных панельных радиаторов        По габаритным размерам картина примерно следующая:        Толщина (глубина) радиатора зависит от его типа (см. табличку выше) и составляет примерно 50-60 мм для 10, 11 типа, 100 мм для 20, 21, 22 типа и 150 мм для 33 типа. Высота радиатора обычно соответствует ряду в 300, 400, 500, 600 и 900 мм, ширина радиатора (чаще всего, но есть отклонения у некоторых производителей) идет от 400 до 1200 мм с шагом 100 мм, от 1300 до 2000 мм — с шагом 200 мм, далее 2300 мм, 2600 мм и 3000 мм.        Подключение трубопроводов к радиатору имеет несколько вариантов (к сожалению, у разных фирм обозначается совершенно по разному). При «боковом» подключении радиатор имеет слева и справа по два резьбовых выхода. «Нижнее» подключение имеет два резьбовых выхода снизу*При наличии нижнего подключения боковые подключения, собственно говоря, никуда не деваются — они заглушены пробками, но при необходимости ими можно и нужно воспользоваться. (обычно справа, есть и слева, есть и по центру, но эти более редки). Один из нижних выходов (вход в радиатор) поднимается трубкой вверх и проходит через встроенный термостатический вентиль (достаточно установить на него термоголовку, и возможность регулировки температуры в помещении уже есть). Как правило, при нижнем подключении в обозначении подключения в том или ином виде фигурирует буква V (Ventil).        Цвет радиатора, как правило, белый, однако есть возможность заказать у производителя другие цвета согласно каталога цветов RAL (естественно, будут процентов на 20 дороже).        Помимо указанных выше типов, из стали производятся и так называемые «дизайн-радиаторы». Они могут иметь самую экстравагантную форму, цвет (вплоть до узоров). Есть замечательная програмка от «Vogel & Noot», в которой можно выбрать интерьер, цвет стен, пола и всласть поиграться с подбором типов приборов, их цветов и узоров. На приведенных ниже кликабельных слайдах я попытался показать, как это примерно выглядит.        К сожалению, даже после «обрезания» всего лишнего сие «счастие» весит без малого 18 мегабайт. Скачать програмку можно здесь. Некоторые браузеры сразу пытаются открыть файл, так что лучше кликнуть на ссылке правой кнопкой мышки и выбрать «Сохранить файл как…».        Открываем файл флеш-плеером либо браузером. На вкладке «Помещение» выбираем интерьер, мышкой «вылавливаем» цвет стен и цвет пола, На вкладке «Радиаторы» выбираем прибор, на вкладке «цвет радиатора» выбираем цвет. В зависимости от типа прибора появляются вкладки «Рисунок» и т.д. В общем, заняться будет чем!        Не все заводы выпускают все вышеуказанные типы и размеры, и тем более не все торгующие фирмы «возят» весь номенклатурный ряд. Наиболее «ходовыми» являются 11, 22 и 33 типы. Поэтому выбор любых отопительных приборов лучше всего начать с посещения 3 – 4 торгующих отопительным оборудованием фирм в окрестностях и изучения их ассортимента.        Крепление радиаторов к стене или полу осуществляется, как правило, фирменными крепежными изделиями. На задней стенке радиатора есть специальные пластины для креплений (4 штуки при ширине радиатора до 1400 мм, 6 штук для радиаторов шириной от 1600 мм.). Креплений много самых разнообразных, есть, например, крепления, которые фиксируются за нижний и верхний края радиатора. В связи с этим некоторые радиаторы с нижним подключением выпускаются без крепежных пластин (то есть они могут быть установлены как подключением справа, так и подключением слева). Чугунные радиаторы        Чугун является сплавом железа с углеродом. Он очень быстро переходит из жидкого состояния в твердое, в результате его практически невозможно обрабатывать ковкой, прокаткой и т.д., да и сварка его тоже проблематична. Поэтому отопительные приборы из чугуна, как правило, отливают. А поскольку при отливках возможны пороки (пузырьки воздуха, каверны, частицы шлака и т.п.), толщина стенок чугунных отопительных приборов составляет 4 — 6 мм, в результате чего они имеют большой вес, и, как следствие, высокую теплоемкость самого радиатора. С учетом объема воды в секции, чугунный радиатор является довольно инерционным прибором.        Чугун — достаточно хрупкий материал. Если вода замерзнет (частично) в стальном радиаторе, то есть шансы, что радиатор будет деформирован, но герметичность сохранит. В чугунном — практически однозначно лопнет… Кроме того, чугун боится больших перепадов температур (выше 40 градусов). То есть если в радиаторе вода 20 градусов, а в подачу вдруг зашло 80, радиатор может этого не перенести…        Чугун ржавеет немного меньше, чем сталь. Однако со временем (особенно под воздействием антифризов) из стенок вымывается углерод и в виде черного порошка начинает оседать в системе отопления. Поэтому в системах с чугунными радиаторами, ИМХО, оправдано применение фильтров с размером ячейки 100 микрон.        Говоря о размерах чугунных радиаторов, следует отметить, что чаще всего указывается «межосевое расстояние» — расстояние между центрами боковых 1″ резьб. Стандартных межосевых расстояний немного: ИМХО, 350, 500 и 1000 мм. Однако отдельные производители могут придумать свои…        Чугунные радиаторы относятся к секционным приборам, секции собираются друг с другом при помощи специальных ниппелей с двойной резьбой. Подключение трубопроводов осуществляется через торцевые заглушки, которые могут иметь внутреннюю резьбу 1/2″ и 3/4″.        Чугунные радиаторы, как правило, подвешиваются на специальные крюки, забиваемые в стену. Однако есть и секции с отлитыми ножками, и даже отдельно подставки-ножки.        В заключение отмечу, что внешний вид современных чугунных радиаторов сильно изменился. Лицевая поверхность нередко делается плоской, перед покраской шлифуется. Встречал (правда, не в жизни) секции с встроенными термостатическими клапанами. Ну а уж различных дизайн-радиаторов из чугуна, с самыми замудреными завитушками на поверхности, вплоть до позолоты, очень много… Алюминиевые и биметаллические приборы        У алюминия есть несколько очень важных свойств: он легче стали (чугуна) в разы, у него очень высокая теплопроводность. Поэтому естественно, что его применяют в отопительных приборах. Но есть и недостатки. Во-первых, алюминий — материал пластичный, и при большом давлении легко деформируется. Во вторых, алюминий — материал химически активный. Согласно школьного курса химии, алюминий реагирует с водой с выделением водорода, и единственная причина, по которой существует алюминиевая посуда и т.д. — при контакте с кислородом алюминий тут же покрывается окисной пленкой, которая и не пропускает воду к алюминию. Однако в теплоносителе системы отопления, во-первых, кислорода мало (с ним специально борются, кроме того, он активно выделяется из воды при нагреве до 80 — 85 градусов), во вторых, с водой (а особенно с антифризами) в систему отопления попадает множество разных веществ. Для разрушения системы их, естественно, не хватает, а вот для разрушения на небольшом участке окисной пленки может и хватить… Кроме того, при использовании в системе отопления материалов с разным электрохимическим потенциалом (алюминий, медь) наблюдается также и электрохимическая коррозия. Во всяком случае, производители алюминиевых радиаторов уже предупреждают, что курить возле воздухосбросного вентиля нельзя…        С недостатками, естественно, борются. Для компенсации высокой пластичности увеличивается толщина стенок. Применяются сплавы алюминия с другими металлами. Еще один из путей увеличения жесткости — частичная или полная замена внутренней поверхности прибора стальными вставками. При этом несколько снижается теплоотдача, но выдерживаемое давление растет в разы. Это и есть так называемые биметаллические радиаторы. В случае замены всей внутренней поверхности теплоноситель не контактирует с алюминием, и большинство проблем алюминия решается. Если замена частичная (например, стальные трубки только в вертикальных частях прибора) — проблемы решаются частично.        Крепление таких радиаторов обычно тоже на крюках, но ввиду значительно меньшего веса (и радиаторов, и воды в них) крюки выглядят более аккуратно и практически незаметны. Конвекторы        Практически конвектор представляет из себя трубу (несколько труб) с теплоносителем, на которую насажены много-много пластин, отдающих тепло воздуху. Все это закрыто кожухом.        Конвекторы советских времен изготовлялись, как правило, из стали, современные изготавливаются из стали или меди (трубы), и алюминия (пластины).        Теплоотдача пластин конвектора тем выше, чем больше вертикальный размер. В связи с этим теплоотдача встроенного в пол конвектора, как правило, невелика, за исключением встроенных в пол конвекторов с вентилятором внутри (либо подводящей воздух трубой от системы вентиляции). Наличие вентилятора, в свою очередь, резко снижает диапазон применения встроенного конвектора (шум вентилятора в спальне, электропроводка в ванной комнате и т.д.).        Установка производится на специальных ножках. Многие встроенные модели имеют сворачиваемую верхнюю решетку, у отдельных производителей эта решетка может быть выполнена из дерева разных пород, металла (алюминий, сталь) различных цветов — можно подобрать практически к любому полу (паркет, мрамор и т.д.).        Запорно-регулировочная арматура (термостатические вентили, термоголовки и т. д.) также есть.        Габариты также самые различные. В некоторых вариантах конвекторы можно стыковать друг с другом, получая непрерывный прибор практически любой длины. Существуют конвекторы, выполненные буквой «Г», а также изогнутые.        Наружная отделка настенных конвекторов самая разнообразная — от лакированной древесины до природного камня… Определение теплоотдачи отопительного прибора        Первый вопрос, который задает человек, подбирая отопительный прибор – а сколько он дает тепла? Есть масса вариантов определения, некоторые из них будут перечислены ниже в порядке возрастания сложности.        Как правило, в торгующей организации для данной марки прибора имеется таблица теплоотдачи всех типоразмеров прибора (чаще всего совмещенная с прайсом) — пример приведен ниже. Для секционных отопительных приборов — теплоотдача одной секции. Тип 10 11 20 21 22 33 Высота 300 400 500 600 900 300 400 500 600 900 500 600 900 300 400 500 600 900 300 400 500 600 900 300 400 500 600 900 Длина   400     296 355 460     449 533 691 482 569 739     571 697 937   634 764 889 1229     1093 1275 1727 500 226 302 377 453 589 355 462 569 675 845 610 720 935     716 874 1175 626 793 956 1112 1538     1366 1581 2142 600 271 362 452 543 706 426 554 682 810 1014 732 864 1122     859 1049 1409 751 952 1147 1334 1846     1639 1897 2570 700     528 634 824 497 647 796 945 1183 854 1008 1309     1002 1224 1644 876 1110 1338 1557 2153     1912 2213 2998 800     603 724 942 568 739 910 1080 1352 976 1152 1496 682 902 1146 1398 1879 1001 1269 1529 1779 2461 1447 1825 2186 2529 3426 900     679 815 1059 639 832 1023 1215 1521 1098 1296 1683 769 1014 1289 1573 2114 1126 1427 1720 2002 2768 1628 2053 2459 2845 3856 1000     754 905 1177 710 924 1137 1350 1690 1220 1440 1870 852 1127 1432 1748 2349 1251 1586 1911 2224 3076 1809 2281 2732 3161 4283 1100     829 996 1295 781 1016 1251 1485 1859 1342 1584 2057 937 1240 1575 1923 2584 1376 1745 2102 2446 3384 1977 2509 3005 3477 4711 1200     905 1086 1412 852 1109 1364 1620 2028 1464 1728 2244 1022 1352 1718 2098 2819 1501 1903 2293 2669 3691 2171 2737 3278 3793 5140 1400     1056 1267 1648 994 1294 1592 1890 2366 1708 2016 2618 1193 1578 2005 2447 3289 1751 2220 2675 3114 4306 2533 3193 3825 4425 5996 1600     1206 1448 1883 1136 1478 1819 2160 2704 1952 2304 2992 1363 1803 2291 2797   2002 2538 3058 3558 4922 2894 3650 4371 5058 6853 1800     1357 1629   1278 1663 2047 2430   2196 2592   1534 2029 2578 3146   2252 2855 3440 4003   3256 4106 4918 5690   2000     1508 1810   1420 1848 2274 2700   2440 2880   1704 2254 2864 3496   2502 3172 3822 4448   3618 4562 5464 6322   2300     1734 2082       2615 3105   2806 3312             2877 3648 4395 5115   4161 5246       2600     1960 2353       2956 3510   3172 3744             3253 4124 4969 5782   4703 5931       3000     2262 2715       3411 4050   3660 4320             3753 4758 5733 6672   5427 6843              Где-то на этом же листике должна быть фраза типа:»Теплоотдача указана при температуре (подача/обратка/воздух помещения) 90/70/20°С». Или просто написано «Для ΔТ=60».        Что такое ΔТ (Дельта Тэ) и зачем оно нам нужно?        ΔТ определяется через температуру подачи Тп (на входе в прибор), температуру обратки То (на выходе из прибора) и температуру воздуха в помещении Тв. В характеристиках отопительных приборов обычно указывают все три числа, например: 90/70/20. То есть в прибор заходит вода при температуре 90 градусов, уходит при температуре 70 градусов, а температура воздуха в помещении 20 градусов.        Таким образом, для данного примера ΔТ (Дельта Тэ) = (90 + 70) / 2 – 20 = 60 градусов.*На самом деле более точной является ΔТ логарифмическая, которая определяется по формуле ΔТln = (Tп – Tо)/ln((Tп – Tв)/(Tо – Tв)), но расчет при этом усложняется, а выигрыш в точности чаще всего весьма невелик. Так, для параметров 90/70/20 ΔТln = 59.44, т.е. разница всего 0,56 градуса…        Теперь определим характеристики имеющейся (или проектируемой) системы.        Температура подачи в прибор (для двухтрубной схемы отопления, когда к каждому прибору подходят две трубы – подача и обратка) определяется максимальной температурой теплоносителя на входе в трубопроводы Вашего дома. Для многоэтажек, подключенных к централизованному отоплению, максимальная температура на входе в систему может достигать 105 градусов Цельсия. Для индивидуального отопления – согласно паспорта на котел, для крышных и прочих котелен – также по нормативным характеристикам. В любом случае температуру подачи следует принимать на 5 градусов ниже максимальной температуры, выдаваемой из системы в Ваши помещения – датчики температуры имеют определенную погрешность, часть тепла уйдет через трубы еще до попадания в радиатор и т.п.        Температура обратки принимается ниже температуры подачи на: для частных домов с большой длиной труб, большим количеством приборов, вентилей и т.п. – 20 градусов; для частных домов с небольшой длиной труб, небольшим количеством приборов, вентилей и т.п. – 15 градусов; для квартир в многоэтажках с большой длиной труб, большим количеством приборов, вентилей и т.п. – 10 градусов; для квартир в многоэтажках с небольшой длиной труб, небольшим количеством приборов, вентилей и т. п. – 5 градусов.        Температура воздуха в помещении зависит от назначения помещения. Для жилых помещений — 20 — 24 градуса (большая цифра — в угловых помещениях), для ванных комнат — 25, для коридоров и т.п. 16 — 18 и т.д.        Таким образом, нам необходимо определить теплоотдачу радиатора при наших параметрах (например, навесной котел с максимальной температурой подачи 80 градусов в угловой комнате двухкомнатной квартиры многоэтажного дома): 75/65/24, ΔТ (Дельта Тэ) = (75 + 65) / 2 – 24 = 46 градусов. Теплопотери комнаты составляют 2000 Вт.        А теперь считаем разными способами (идем от простых к сложным). Способ № 1.        Фирма-производитель уже все посчитала. В этом случае имеется таблица коэффициентов, аналогичная представленной ниже: Тп То Температура воздуха в помещении Тв 10 12 15 18 20 22 24 95 80 0,57 0,59 0,62 0,65 0,68 0,70 0,73 70 0,62 0,65 0,68 0,73 0,76 0,79 0,83 60 0,69 0,72 0,77 0,83 0,87 0,91 0,96 50 0,79 0,83 0,89 0,96 1,02 1,08 1,15 90 80 0,59 0,61 0,64 0,68 0,71 0,74 0,77 75 0,62 0,64 0,68 0,72 0,75 0,78 0,82 70 0,65 0,67 0,72 0,76 0,80 0,83 0,87 65 0,68 0,71 0,76 0,81 0,85 0,89 0,93 60 0,72 0,76 0,81 0,87 0,91 0,96 1,01 55 0,77 0,81 0,87 0,93 0,98 1,04 1,10 50 0,83 0,87 0,93 1,01 1,07 1,14 1,21 85 75 0,64 0,67 0,71 0,75 0,79 0,82 0,86 70 0,68 0,70 0,75 0,80 0,84 0,88 0,92 65 0,72 0,75 0,80 0,85 0,89 0,94 0,99 60 0,76 0,79 0,85 0,91 0,96 1,01 1,07 55 0,81 0,85 0,91 0,98 1,04 1,10 1,16 80 70 0,71 0,74 0,79 0,84 0,88 0,93 0,97 65 0,75 0,78 0,84 0,90 0,94 0,99 1,05 60 0,80 0,83 0,89 0,96 1,01 1,07 1,13 55 0,85 0,89 0,96 1,04 1,10 1,16 1,24 50 0,91 0,96 1,04 1,13 1,20 1,28 1,37 75 65 0,79 0,82 0,88 0,95 1,00 1,05 1,12 60 0,84 0,88 0,94 1,02 1,08 1,14 1,21 55 0,89 0,94 1,01 1,10 1,17 1,24 1,32 50 0,96 1,01 1,10 1,20 1,28 1,37 1,47        В первую очередь определяем, для каких параметров эта таблица. Для этого находим в ней коэффициент, равный 1. Таким образом, данная таблица составлена для исходных параметров 75/65/20. Если бы таблица с теплоотдачами была составлена для этих параметров, то расчет достаточно прост: мы бы нашли коэффициент для наших параметров (для приведенного выше примера он равен 1,12) и искали бы в таблице теплоотдач радиатор с теплоотдачей, равной или немного большей 2000 • 1.12 = 2240 Вт (например, 10 тип высотой 500 и длиной 3000 мм с табличной теплоотдачей 2262 Вт). Реально же при заданных условиях он может отдать 2262 / 1,12 = 2019 Вт.        Однако нам не повезло. Таблица теплоотдач составлена для параметров 90/70/20. Тогда нам придется найти также и коэффициент для 90/70/20, который составляет 0,8. Делим 1,12 на число, обратное 0,8 (1,25) и получаем 1,4. А теперь ищем в таблице теплоотдач для параметров 90/70/20 радиатор с мощностью, в 1,4 раза большей теплопотерь в помещении: 2000 • 1,4 = 2800 Вт. Подходит, например, 22 тип 400 на 1800 мм с теплоотдачей 2855 Вт. Реальная теплоотдача при наших условиях составит 2855 / 1,4 = 2039 Вт.        Общее замечание: при выборе радиатора допустимым является нехватка мощности до 5 % (но не более 60 Вт). При условии использования регулирующих устройств (клапана с термоголовками и т.д.) величина возможного превышения мощности теплоотдачи зависит только от Вас — более мощные радиаторы дороже. Способ № 2.        Производитель приводит в описании прибора уравнение тепловой характеристики, которое выглядит, например, так: Ф = К • ΔТn • qb • L • ε,        К уравнению прилагаются значения коэффициентов при разных типах, длинах и высотах прибора, а также еще куча формул для определения коэффициентов. Дело это долгое и муторное, поэтому пойдем по сокращенному варианту.        Считаем, что прочие равные условия идентичны, и влияние на теплоотдачу оказывает только ΔТ. В этом случае для подбора радиатора можно использовать формулу Wт = Wф • (ΔТт / ΔТф)n, где Wф — фактическая теплоотдача радиатора, Wт — табличная теплоотдача радиатора, ΔТф — фактическое значение, ΔТт — табличное значение, n — показатель степени. Его производители также дают в характеристиках. Если его нет – примерно определяем следующим образом: панельные радиаторы 1,2 — 1,3, чугунные радиаторы 1,3, конвекторы 1,4, конвекторы настенные с кожухом 1,3, конвекторы настенные без кожуха 1,2, трубы отопительные чугунные 1,25, радиаторы из гладких труб 1,25, алюминиевые радиаторы 1,25.        Для нашего примера Wт = Wф • (60 / 46)1,3 = Wф • 1,4125 (выше было близкое число — 1,4). Т.е. в таблице тпелоотдачи с параметрами 90/70/20 нужно искать радиатор с мощностью в 1,4125 раз выше требуемой для обогрева помещения. Для нашего примера Wт = 2000 • 1,4125 = 2825 Вт.        Для проверки определим коэффициент перерасчета для таблицы с теплоотдачей при параметрах 75/65/20. ΔТт при этом составит 50.        Wт = Wф • (50 / 46)1,3 = Wф • 1,1145, что почти совпадает с найденным выше в таблице коэффициентом 1,12. Способ № 3.        Вам удалось (или производитель дал) узнать расчетную теплоотдачу прибора при двух разных параметрах теплоносителя. Например, теплоотдача при ΔТ1=50 составляет Q1=2000 Вт, а при ΔТ2=70 — Q2=2500 Вт. В этом случае можно определить показатель степени по следующей формуле: n=log(ΔТ2/ΔТ1)(Q2/Q1). Данная формула в ячейке Excel выглядит так: =LOG(Q2/Q1;ΔТ2/ΔТ1). Разумеется, в формуле должны быть введены либо числовые значения, либо ссылки на ячейки, такие значения содержащие.        Вот, собственно, пока и все. Вопросы, замечания и предложения можно оставить в виде комментария. Постоянный адрес страницы http://lovial.narod.ru/statyi/teplo/radiator.html

Радиаторы отопления. — Полезная информация

 

 Радиаторы отопления.

На российском рынке представлены различные радиаторы отопления, отечественных и иностранных производителей. Радиаторы должны соответствовать ГОСТ 31311-2005. Чаще всего в системах отопления зданий и сооружений применяются алюминиевые, биметаллические и стальные радиаторы.

 Стальные радиаторы отопления.

 

Выпускаются радиаторы двух типов:

1) панельные;

2) трубчатые.

Трубчатые радиаторы достаточно трудоёмки в изготовлении и имеют более высокую цену, в пересчёте на мощность, чем стальные панельные радиаторы.

Большим плюсом стальных панельных радиаторов является их низкая стоимость. Стальной панельный радиатор дешевле биметаллического и алюминиевого на 30-80%, аналогичного по тепловой мощности. Данный радиатор идеален для применения в зданиях с индивидуальным отоплением, с крышными котельными, в отоплении жилых или производственных комплексов с индивидуальной котельной. Поскольку сталь может быть подвержена коррозии из-за свободного кислорода, растворенного в воде, Вам необходимо обеспечить достаточный уровень водоподготовки и добиться отсутствия постоянной подпитки свежей водопроводной воды в Вашу систему отопления. Для стальных панельных радиаторов pH теплоносителя должен быть нейтральным.

Высокая технологичность стали не требует доказательств. Этот пластичный, прочный, гибкий и ковкий материал хорошо поддается сварке, а также замечательно проводит тепло.

При изготовлении стальных панельных радиаторов применяется низкоуглеродистая сталь.

После изготовления радиатора, его поверхность обрабатывается составами, защищающими сталь от коррозии, радиатор грунтуется и окрашивается.

Стальной панельный радиатор представляет собой прямоугольную панель, состоящую из двух сваренных вместе стальных листов, с выштампованными углублениями, при сварке образующими каналы для циркуляции теплоносителя. Для увеличения теплоотдачи, к тыльной стороне панели приваривается конвектор. Конвектор представляет из себя более тонкий штампованный п-образный лист. Стальной панельный радиатор отопления может быть сварен из одной, двух или трёх панелей, соединенных между собой с помощью стальных патрубков. Если в ряд соединены несколько панелей, то с обоих сторон и с верху их накрывают кожухами. Верхний кожух выполнен в виде воздуховыпускной решетки, которая не препятствует свободному движению воздуха (конвекции).

В зависимости от количества нагревательных и конвекторных панелей, находящихся внутри радиаторов существует существуют следующие типы стальных панельных радиаторов:

1) Тип 10- это однорядный радиатор без конвектора и без облицовки,

2) Тип 11- однорядный радиатор с одним конвектором, с боковыми облицовками и верхней решеткой,

3) Тип 20- двухрядный радиатор без конвектора, с боковыми облицовками и верхней решеткой,

4) Тип 21 — двухрядный радиатор с одним конвектором, с боковыми облицовками и верхней решеткой

5) Тип 22- двухрядный радиатор с двумя конвекторами, с боковыми облицовками и верхней решеткой

6) Тип 30- трехрядный, без конвекторов, с боковыми облицовками и верхней решеткой,

7) Тип 33- трехрядный радиатор с тремя конвекторами, с боковыми облицовками и верхней решеткой.

Наибольшее распространение в России получили тип 22 (66% продаваемых радиаторов), тип 11 (19% продаваемых радиаторов), тип 21 (9-12%). От типа радиатора будет зависеть его теплоотдача. С отдачей тепла у стальных радиаторов дела обстоят совсем неплохо – показатель теплоотдачи варьируется от 210 до 10 000 Ватт, а доля теплового потока, передаваемого конвекцией, может доходить до 75%. Зависит этот параметр от габаритов радиатора (типа, высоты, длины), от применённых производителем ноу-хау, повышающих конвекцию теплового прибора. Заметим, что большим плюсом данных приборов является малая инерционность. Они очень быстро нагреваются и начинают отдавать тепло помещению. Максимальное рабочее давление у данного вида радиаторов колеблется в пределах от 8 до 10 атмосфер. Опрессовочное давление (максимальное рабочее) составляет 12-15 атмосфер. Максимальное давление разрушения такого радиатора обычно составляет 20-25 атмосфер. Максимальная температура горячей воды, которую могут выдержать стальные батареи – от 110 до 120 градусов. Стальные радиаторы могут иметь как боковое так и нижнее подключение. Радиатор с нижним подключением имеет иную конструкцию подачи и отвода теплоносителя от прибора, чем радиатор с боковым подключением. Стальной панельный радиатор с нижним подключением применяется только с автоматическим терморегулирующим клапаном. Подвод и отбор теплоносителя к таким тепловым приборам производится с помощью узла нижнего подключения с межосевым расстоянием 50 мм. Установка радиатора с нижним подключением позволяет производить монтаж к нему скрытой трубной подводки, монтируемой в стены и (или) пол здания, что улучшает эстетичный внешний вид. Обычно, любой дизайн-проект помещения, предполагает установку данных приборов.

 Межосевое расстояние важно для радиаторов именно с боковым подключением. Оно определяет, на каком расстоянии верхний подающий трубный коллектор находится от нижнего, отводящего. Это необходимо учитывать при монтаже радиатора. Стальные панельные радиаторы с боковым подключением, в зависимости от модели, типа и производителя, могут иметь межосевое расстояние равное высоте радиатора, минус 50 — 70 мм.  

 

 Алюминиевые радиаторы.

 

Алюминиевые радиаторы отопления заняли прочное место на рынке отопительных систем. Данный тип радиаторов изготовлен из сплава алюминия с кремниевыми добавками, выполненными в виде отдельных секций. Приблизительно половину своего тепла алюминиевые радиаторы отдают с помощью излучения, вторую половину с помощью конвекции (воздушная циркуляция снизу — вверх). Применение хорошо развитых поверхностей в виде тонких ребер, которые расположены во внутренней части секций, увеличивают, и без того довольно высокую, теплоотдачу алюминиевых радиаторов. Алюминиевые радиаторы отопления имеют следующие технические характеристики: рабочее давление более 12 атмосфер, испытательное более 18 атмосфер. Максимальной температурой теплоносителя являются температуры порядка 110-120°С. Главными положительными качествами алюминиевых радиаторов отопления являются их небольшой вес, простота в установке, высокий уровень теплоотдачи и современный дизайн, который дает возможность установки радиаторов в помещениях с высокими эстетическими требованиями.  Основные недостатки: коррозия алюминия в водной среде, концентрирование тепла на ребрах радиаторов, низкая конвективная способность и высокая вероятность газообразования с выделением водорода.

Алюминиевые радиаторы чаще всего делят на три основные типа: литые с цельными секциями, экструдированные с механически соединенным набором секций, комбинированные – литые с механически соединенным набором секций.

 

Биметаллические радиаторы.

Секционные радиаторы обладают высокой популярностью среди потребителей. Стоимость радиатора зависит от веса одной секции, количества секций, мощности одной секции, страны производства радиатора и от производителя продукции.  Биметаллические радиаторы отопления изготавливаются из двух различных металлов: сплава алюминия и стали. Благодаря наличию сплава алюминия, обеспечивается эффективный тепловой поток, что позволяет равномерно прогреть весь корпус радиатора. Сердцевина, изготовленная из стали, позволяет защитить радиатор от воздействия щелочи и другого агрессивного окружения, присутствующего в отопительных системах.  Стальное сердечник у полно-биметаллических радиаторов дает возможность использовать радиаторы при высоком давлении, значение которого может достигать порядка 40 атмосфер. Удачное сочетание технических характеристик позволяет использовать их для отопления помещений в высотных зданиях, где подача воды осуществляется под довольно высокими давлениями. Специалисты считают, что именно биметаллические радиаторы отопления лучше всего приспособлены для отопительных систем отечественных многоэтажных домов с подачей теплоносителя от ТЭЦ (центральное отопление). Помимо явного технического преимущества биметаллических радиаторов и высокой устойчивости к процессам коррозии, отопительные приборы данного типа имеют небольшие компактные размеры. Таким образом, основными преимуществами биметаллических радиаторов отопления перед другими являются их:

1) высокий уровень теплопроводности;

2) высокая надежность;

3) достаточная устойчивость к коррозии металла;

4) неприхотливость в использовании;

5) отсутствие сложностей в процессе установки.

Благодаря использованию при изготовлении радиатора сплавов алюминия, по своей способности отдавать тепло биметаллические радиаторы приближаются к отопительным радиаторам из алюминиевых сплавов.  Давление разрыва такого радиатора составляет приблизительно 90 атмосфер. 

 

Как правильно выбрать радиатор.

 

Чтобы правильно выбрать радиатор, нужно учесть следующие параметры: внутренний объем помещения, материал, из которого построен дом (кирпич, бетон и т.д.), количество окон в комнате и их размер, качество стеклопакетов, количество наружных стен (угловая квартира нуждается в усиленном обогреве), а также их утепление, сторона, на которую выходят окна.

 

Подключение радиатора отопления.

 

Очень важным моментом выполнения монтажа системы отопления будет правильное подключение радиаторов отопления с учетом их преимуществ и недостатков. Системы отопления могут быть двух видов: двухтрубная и однотрубная. Основным отличием однотрубных систем отопления является то, что подача горячей воды в здание обычно осуществляется сверху, затем она течет вниз, отдавая тепло через отопительные приборы, которые установлены в квартире. Такой способ доставки теплоносителя используется в большинстве типовых квартир. Разновидностью такой системы является однотрубная горизонтальная (в пределах одного этажа здания). К недостаткам такой системы можно отнести невозможность регулирования температуры приборов отопления. Для этого понадобится установка специальных конструктивных элементов. Также нужно учитывать, что в этом случае вода, поступающая в отопительные приборы на нижних этажах будет значительно холоднее, чем на верхних. То же самое произойдет в горизонтальной однотрубной системе отопления, с последними радиаторами. Чтобы избавиться от этого недостатка, в однотрубной горизонтальной системе применяется Петля Тихельмана.

 

При двухтрубной системе отопления подача горячей воды осуществляется по одной трубе, а отвод воды — по другой (обратной трубе). Подключение радиаторов в таком случае производится параллельно. Эта система весьма успешно используется в коттеджах, частных домах. К положительным моментам следует отнести тот факт, что она обеспечивает одинаковую температуру на входе всех нагревательных приборах в доме, что упрощает тепловой расчёт и монтаж системы отопления.

 

Некоторые схемы подключения радиаторов отопления.

 

Одностороннее боковое подключение радиатора.  

Наиболее распространенным способом разводки батарей считается одностороннее боковое подключение. Подключение подводящей трубы производится в верхний патрубок, а отводящей — в нижний патрубок. Это способствует получению максимальной теплоотдачи.

Диагональное боковое подключение радиатора.  

Максимальный эффект от диагонального подключения батарей получают в случае установки радиаторов большой длины. Этот способ дает возможность равномерного прогрева всего радиатора. При диагональном подключении производится подключение питающей трубы к верхнему патрубку с одной стороны, а отводящей — к нижнему, но на другой стороне батареи.

 

Нижнее подключение радиатора с боковой подводкой теплоносителя.

.

  Нижний способ подключения приемлем только в случае, если система отопления спрятана в пол или стены здания. Теплоотдача в этом случае будет меньше, чем при боковой схеме подключения и потребует точного расчёта прибора, а в случае установки алюминиевого или биметаллического радиатора – установки дополнительных устройств, перераспределяющих поток теплоносителя внутри радиатора.

 

В заключение следует еще раз вспомнить самые важные правила монтажа радиаторов: установка непосредственно под окнами будет препятствовать проникновению в комнату холодного воздуха. Оптимальную теплоотдачу можно получить при выполнении следующих требований к установке: расстояние от батареи до пола не должно быть меньше 10-12 см, радиатор должен быть расположен в 3-5 см от стены, верхняя часть ниши или подоконника должны быть на расстоянии примерно 10 см от радиатора.

 

Как легко и быстро увеличить теплоотдачу домашних батарей. 4 эффективных способа, позволяющих повысить температуру в доме | Дачный СтройРемонт

От теплоотдачи радиаторов зависит общая эффективность отопительной системы. Т.е. при выборе элементов отопления, нужно обязательно обращать внимание на этот параметр.

Случается, что радиаторы купили, уже даже успели их установить, и тут узнали, что по паспорту у них не слишком большая теплоотдача. Неприятно, но не смертельно. Оказывается, с этой проблемой можно справиться.

Есть несколько элементарных и эффективных способов, которые помогут значительно увеличить теплоотдачу радиаторов. Плюс в том, что способы эти не затратные.

Предлагаю разложить всё «по полочкам»:

1. Воздушная конвекция, т.е. циркуляция

Исходя из личного опыта, могу сказать, что иногда низкие показатели теплоотдачи в квартире обуславливаются чересчур плотными шторами и наличием декоративных щитов. Некоторые предпочитают не портить внешний вид помещения батареями и прячут их в красивые «коробочки». В результате конвекция нарушается, потоки воздуха проходят через пролёты радиатора, но не возвращаются в комнату в необходимом количестве.

К аналогичным проблемам я отнесу слишком широкие подоконники и специальные углублённые ниши в стене, в которые аккуратно укладывают батареи.

Получается, нужно выбрать, что для вас важнее: красота или тепло. Если первое, то смело маскируйте радиаторы, только не забывайте теплее одеваться в квартире. Если второе – свыкайтесь с мыслью, что белые батареи – это не так уж старомодно и некрасиво.

2. Величина отступов радиатора

Покупая радиатор, не нужно сразу выкидывать инструкцию, как это делают многие. В ней указаны технические требования по монтажу элементов отопительной системы: отступы от пола, стены и подоконника, которые необходимо соблюдать.

Инструкция гласит, что при установке радиатора, нужно отступать от стены минимум 50 миллиметров. Именно такое расстояние помогает воздушным потокам свободно проникать в отсеки батареи, а затем возвращаться в помещение, прогревая его. Отступ радиатора от пола и подоконника также не должен быть меньше 50 миллиметров.

Допустимые отступы радиаторов

Допустимые отступы радиаторов

Когда подоконник шире радиатора, нужно опустить батарею ниже из расчёта: на 1 сантиметр выступа подоконника – 2,5 сантиметра отступа. В противном случае циркуляция будет нарушена.

3. Экраны из фольги, отражающие тепло

Фольгированные экраны способны в несколько раз увеличить КПД всей отопительной системы. Конструкция играет роль своеобразного барьера, установленного между радиатором и холодной стенкой. Благодаря установке таких экранов, общая температура в комнате может повыситься на 2 – 3 градуса.

4. Изменение способа подключения радиаторов

Существуют разнообразные варианты радиаторов. Сегодня можно установить батареи боковым, диагональным либо нижним способом.

Чтобы добиться лучшей теплоотдачи, следует подключать радиаторы диагональным способом. В таком случае теплоноситель будет растекаться по всем секциям равномерно. Кроме того, при диагональном подключении, в радиаторах практически отсутствуют зоны, где скапливаются загрязнения.

Из всех способов подключения предпочтение следует отдавать диагональному.

Воспользовавшись этими советами, вы сможете повысить теплоотдачу своих батарей и улучшить работу отопительной системы.

Уважаемый читатель! Надеюсь, что данная статья была вам интересна и полезна.

Если не сложно, отблагодарите, пожалуйста лайком 👍 и подпиской на канал.

О радиаторах, бойлерах и теплых полах

Шаг второй: Выбор радиаторов

Самая близкая к нам часть отопительной системы, которую мы видим ежедневно – это отопительные приборы радиаторы (или попросту батареи ). Именно с их выбора и размещения начинается создание проекта и монтаж отопительной системы. Все отопительные приборы можно условно разделить на радиаторы и конвекторы:

• Радиаторы — по своей конструкции имеют относительно большой объем и постоянно содержат много горячего теплоносителя. За счет этого они отдают тепло преимущественно в виде излучения (каминный эффект). К ним можно отнести привычные нам чугунные, аллюминиевые и стальные радиаторы.
• Конвекторы — отдают тепло в основном за счет циркуляции воздуха через них. По трубе конвектора движется теплоноситель, нагревая поверхности «надетой» на него «гармошки». Воздух проходит сквозь конвектор снизу вверх, нагреваясь от многочисленных теплых поверхностей. Конвектора имеют разные формы и могут также размещаться на стене а также быть встраиваемые в пол, что удобно, например при больших витражных окнах.

А также существуют отопительные приборы, соединяющие в себе свойства радиаторов и конвекторов (это стальные панельные радиаторы типа Buderus, Kermi и т.д.), в их плоские накопительные панели поступает большая масса теплой воды и, в то же время, внутри у них есть ребристые конвекционные поверхности. Такие радиаторы обладают самыми лучшими показателями КПД , потому что в них сочетаются оба варианта теплоотдачи — излучение и конвекция.

 

Какие бывают радиаторы?

Радиаторы бывают чугунные, алюминиевые, стальные  панельные (штампованные)и, так называемые, биметаллические.

• Чугунные — хорошо отдают тепло и сопротивляются ржавчине, могут выдерживать довольно высокое давление в системе, но они тяжелые и не всегда соответствуют современным требованиям дизайна, хотя бывают и очень красивые, так называемые ретро-радиаторы
• Алюминиевые , секционные- легкие, обладают высокой теплоотдачей, красивы, но качественные довольно дороги и иногда не выдерживают высокого давления в системе. Также из минусов то, что секции таких радиаторов собраны через прокладки, которые иногда дают течь.
• Биметаллические — состоят из стальной трубы, по которой должен двигаться теплоноситель, и алюминиевого корпуса. Стальная труба выдерживает высокое давление, а алюминиевые секции легко отдают тепло. Такие радиаторы появились недавно, внешне они сильно походят на секционные алюминиевые, но по цене дороже. Хорошо выдерживают высокое давление.
• Стальные панельные  или штампованные — оптимальны по цене, обладают высокой теплоотдачей. В настоящее время они наиболее популярны. Радиаторы этого типа, выпускаемые разными фирмами, имеют общий стандарт и похожи по внешнему виду. Такие радиаторы производятся из высококачественной холоднокатаной стали. Они состоят из двух или трех плоских панелей, внутрь которых поступает теплоноситель, и ребристых поверхностей между ними, нагревающихся от панелей. Ребристые поверхности расположены так, чтобы вертикальный поток воздуха свободно проходил между ними. Большие теплые панели отдают тепло преимущественно за счет излучения, а ребристые поверхности — за счет конвекции. Такие радиаторы бывают с нижним подключением и с боковым подключением. 
  Радиаторы с нижним подключением более эстетичны и просты в монтаже. У радиаторов этого типа есть также встроенный термостатический вентиль, на который можно установить терморегулятор, автоматически поддерживающий в помещении заданную температуру

 Все, без исключения радиаторы сильно сушат воздух в помещении, меняя микро-климат, что не совсем хорошо для здоровья человека. Поэтому еще хочется сказать:

 

О температуре отопительных приборов

При обогреве помещений с помощью радиаторов всегда есть выбор: либо установить небольшие радиаторы(сэкономить на цене) и увеличивать теплоотдачу от них, повышая температуру теплоносителя (высокотемпературное отопление), либо, наоборот, стараться при той же теплоотдаче увеличить размеры радиатора, но взамен получить более низкую температуру его поверхности (низкотемпературное отопление).

Если отопление высокотемпературное, радиаторы пышут жаром и к ним невозможно прикоснуться. Это неэкономично, с точки зрения расхода топлива и у такой системы нет запаса регулирования. К тому же, если температура на радиаторе высокая, то влажность воздуха в таком помещении очень низкая, что приводит к пересушиванию слизистых оболочек носа. Еще от высокой температуры радиатора начинается разложение органической пыли, которая, как правило, присутствует в любом помещении. Продукты этого разложения выделяются в воздух и вдыхаются людьми, находящимися в помещении.

При низкотемпературном отоплении радиаторы слегка теплые, но и в комнате тепло. Это комфортно, безопасно и позволяет сэкономить, так как котел работает не на полную мощность. Исследования показали, что наиболее комфортная для человека температура отопления — 37 градусов.

Вывод: Большой и теплый радиатор лучше маленького и горячего!

 

Где и как разместить радиатор?

Размещается радиатор, как правило, на стене под окном для создания так называемой «тепловой завесы». Воздух около радиатора нагревается, становится легче и поднимается вверх. Восходящий поток теплого воздуха от радиатора блокирует движение холодного воздуха от окна в замкнутом пространстве перед окном.

Расчет мощности радиатора

Для выбора тепловой мощности радиатора, достаточной для каждой комнаты, в климатическом поясе Нижнего Новгорода можно следовать простому правилу:

• в комнате с одной наружной стеной и одним окном одного киловатта (1 кВт) тепловой мощности радиатора      достаточно для отопления 10 кв.м. жилой площади;
• если в комнате две наружные стены и одно окно, то для отопления 10 кв.м. требуется 1,2 кВт тепловой мощности;
• если в комнате две наружных стены и два окна, для отопления 10 кв.м. требуется 1,3 кВт тепловой мощности.

Существуют более точные расчеты необходимой мощности радиаторов, которыми руководствуются специалисты-проектировщики, но для грубой оценки достаточно и предложенного простого метода.

Сейчас на рынке отопительного оборудования предложено очень большое количество радиаторов различных производителей, форм, отличающихся друг от друга в первую очередь внешним видом (дизайном), также материалом, теплоотдачей и конечно же ценой. Чему тут отдать предпочтение? Только не цене!

Не раз уже проверено на горьком опыте многих людей, что дешевые радиаторы крайне не надежны! Последствия таких проверок могут стать очень плачевными как для внутренней отделки так и для самих обитателей дома, особенно в холодное зимнее время.

Выбрать хорошие, действительно надежные отопительные приборы, то есть радиаторы, конвекторы и  полотенцесушители, а также правильно рассчитать их по мощности Вам всегда помогут специалисты нашей компании.

 

Шаг третий: Горячая вода

У компании Buderus (Германия) относительно этого есть слоган: «Есть ли что-то более ценное, чем вода? Только горячая вода!»

 

Как получить горячую воду для кухни и душа?

Горячая вода для бытовых нужд и горячая вода в системе отопления – не одно и тоже. Система отопления находится по давлением, она замкнута и из нее не должно ничего выливаться. Теплоноситель системы отопления (в том числе антифризы) нигде не имеет прямого контакта с бытовой (питьевой) водой. Горячая вода для бытовых нужд получается путем нагрева холодной (питьевой) воды из скважины или водопровода и после использования по назначению безвозвратно сливается в канализацию.

Есть несколько видов устройств, по принципу действия — проточных или накопительных, нагревающих воду для бытовых нужд:

• электронагреватели;
• газовые нагреватели;
• аппараты косвенного нагрева бытовой горячей воды от теплоносителя системы отопления.

• В проточных водонагревателях вода нагревается по мере продвижения мимо теплопередающих элементов: это электрические тэны, медные трубы газовых колонок или ячеистые теплообменники косвенного нагрева. При этом чтобы получить действительно горячую воду, а не чуть теплую, нужна довольно большая мощность теплопередачи, или вода должна течь медленно. Этот способ не удобен, когда имеется довольно большая потребность в горячей воде, то есть сразу несколько одновременно работающих точек разбора горячей воды (например в доме несколько сан. узлов, кухня) так как производительность у проточных водонагревателей достаточно малая. Но и тут есть исключения
• Накопительный водонагреватель (бойлер) отличается от проточного намного большим объемом запасаемой горячей воды, он в быту удобней, так как нагрев воды до заданной температуры происходит заранее. В бойлере постоянно находится горячая вода, а по мере расхода в него поступает холодная и подогревается до нужной температуры. Например, бойлера емкостью 200 литров достаточно для семьи из 4 человек.

Однозначно сказать, что  накопительный водонагреватель удобнее  проточного нельзя потому что, например у компании  СТС (Швеция)  есть так называемые высокоскоростные теплообменные узлы, которые встроены или отдельно подключаемы к котлу и в проточном режиме могут приготовлять от 500 до 1500 литров горячей воды в час, заменяя бойлеры  до 200 л.

Но если у вас большой дом и большая семья и расход горячей воды будет достаточно высоким, то тут уж Ваш выбор должен быть однозначным – бойлер косвенного нагрева.  Бойлеры бывают разной емкости( до 2000 литров), но принцип нагрева воды у них одинаков. Бойлер – это теплоизолированный бак. Внутри через него проходит спиралью труба, в которой двигается горячий теплоноситель из системы отопления. Снизу по трубе в бойлер поступает холодная вода, тепло от теплоносителя системы отопления передается холодной бытовой воде через стенки спиральной трубы (теплообменника бойлера) .К верхней части бойлера подсоединяется еще одна труба, для выхода горячей воды. К бойлеру подключают термометр для контроля температуры воды в нем.

Внутреннее покрытие бойлера может быть разным, но обычно это специальная эмаль или нержавейка. Здесь тоже хочется сказать, что от качества внутреннего покрытия бойлера сильно зависит качество получаемой воды и естественно цена( чем покрытие лучше, тем бойлер дороже). У некоторых производителей внутреннее покрытие имеет даже анти-бактериальную основу. При выборе бойлера обязательно поинтересуйтесь из чего он внутри сделан, и обязательно отдайте предпочтение известным и зарекомендовавшим себя производителям.

Наша компания может также помочь в подборе нужного Вам бойлера, уверенно порекомендовав самые надежные и лучшие на рынке отопительного оборудования.

 

Шаг четвертый: Теплые полы

Возможно Вы захотите еще больше увеличить комфорт в вашем доме путем подогрева пола, например в ванных, сан. узлах, коридорах, тамбурах, кухне. По теплому полу всегда приятно и комфортно ходить, особенно без обуви. Они создают особую теплую атмосферу и уют.

Эту проблему как раз необходимо решать именно при организации и установке системы отопления.

 

Что такое теплые полы?

Для организации напольного отопления под полом довольно плотно укладывается труба, по которой движется теплоноситель, согревая пол и воздух помещения сразу на большой площади. При устройстве напольного отопления трубы укладываются по всей поверхности пола параллельно (зигзагом) или спиралью. Используются гибкие металлопластиковые трубы, которые укладываются из одного целого куска трубы, без соединительных деталей.

Обычно стандартное расстояние между трубами (шаг укладки) – 20 см. Для более равномерного нагрева пола шаг укладки можно уменьшить у наружной стены или около окна. Трубы укладываются на слой теплоизолятора (например, пенопласта или фольгированного пенофлекса), подсоединяются к общей системе отопления и заполняются теплоносителем под давлением. Чтобы «прокачать» теплоноситель по этому довольно длинному участку тонкой трубы и не допустить перегрева полов в доме, нужно смонтировать в котельной дополнительную насосную группу и группу подмешивания горячего теплоносителя, чтобы была возможность регулирования температуры.

Только после этого поверхность пола с заполненными трубами армируется и заливается бетонным или цементным покрытием (стяжкой). Затем укладывают верхний отделочный слой. Для покрытия теплых полов лучше использовать керамическую плитку.

Существуют ограничения для температуры теплого пола. Ходить по полу, нагретому выше +30 градусов, неприятно и неполезно. Поэтому напольного отопления будет недостаточно для обогрева помещения в самое холодное время, и оно будет только дополнительным, для повышения комфортности. В климатическом поясе Нижегородской области, как правило, в  жилых помещениях вместе с теплыми полами (кроме туалетов, сан. узлов, кладовок) устанавливают еще и радиаторы.

 

Шаг пятый: Придти и купить!

Наша компания занимается продажей, проектированием и  монтажем отопительного оборудования элитных европейских торговых марок: СТС (Швеция), Bentone (Швеция), Buderus (Германия), Viessmann (Германия), являясь их официальным дилером.

Ждем Вас у нас в салоне. О ценах и скидках договоримся!

Как повысить теплоотдачу чугунных радиаторов отопления

Автор admin На чтение 2 мин. Просмотров 16 Обновлено 28 октября, 2015

Порой трудно подобрать оптимальную модель радиатора отопления. В большинстве случаев учитывается несколько факторов – сложность монтажа, срок эксплуатации и теплоотдача. Последний показатель является наиболее важным, так как именно от него будет зависеть эффективность работы прибора.

С появлением новых материалов изготовления радиаторов (алюминиевые, биметаллические) чугунные отошли на «второй план». Но их уникальные эксплуатационные характеристики вновь заставили покупателей обратить на себя внимание. Прежде всего, это хорошие эксплуатационные свойства. В отличие от алюминия и металла чугун может аккумулировать тепло и при понижении температуры воды еще некоторое время радиаторы будут теплыми.

Но вернемся к вопросу теплоотдачи. С подробной методикой расчета можно ознакомиться в специализированной статье на эту тему , в которой подробно изложена методика расчета и указаны способы увеличения этого показателя.

[box type=”info” ]Практически все производители указывают номинальные значение теплопроводности при идеальных температурных режимах – 90°С. Однако фактически добиться этого от поставщиков тепла в многоквартирных домах проблематично.[/box]

Вследствие этого показатели нагрева комнаты существенно отличаются от расчетных. В этом случае можно воспользоваться несколькими небольшими «уловками», которые могут повысить температуру в комнате при текущих показателях системы отопления.

Установка отражающего экрана

Для того чтобы тепловая энергия не поглощалась стеной, на нее можно установить отражающий экран из фольги.

В этом случае повысится эффективная теплоотдача радиатора – на 5-10%. Но при этом стоит помнить, что если стена наружная, то без должного обогрева она может стать причиной тепловых потерь в комнате.

Установка вентилятора

Обогрев помещения от чугунных радиаторов происходит с помощью естественной конвекции. Для увеличения прохождения воздушных масс через секции прибора можно установить небольшой вентилятор на стену позади радиатора. Это несколько увеличит температуру в комнате, но и одновременно станет причиной остывания теплоносителя. Подобный метод можно применять для центральной системы отопления.

Установка стальных декоративных кожухов

Они искусственно увеличат площадь радиатора и будут способствовать лучшей теплоотдачи. Одновременно с этим увеличится время нагрева, что скажется на инерционности обогрева комнаты от автономной системы отопления.

Это лишь несколько методов искусственного увеличения теплоотдачи чугунных радиаторов. Но самым действенным будет соблюдение температуры теплоносителя. Для этого необходимо либо улучшить качество предоставляемых услуг управляющей компании при центральной системе отопления, либо делать автономное.

Конвекция | Физика

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

• Обсудите метод передачи тепла конвекцией.

Конвекция вызывается крупномасштабным потоком вещества. В случае с Землей атмосферная циркуляция вызывается потоком горячего воздуха от тропиков к полюсам и потоком холодного воздуха от полюсов к тропикам. (Обратите внимание, что вращение Земли вызывает наблюдаемый восточный поток воздуха в северном полушарии).Автомобильные двигатели охлаждаются потоком воды в системе охлаждения, а водяной насос поддерживает поток холодной воды к поршням. Система кровообращения используется телом: когда тело перегревается, кровеносные сосуды в коже расширяются (расширяются), что увеличивает приток крови к коже, где ее можно охладить за счет потоотделения. Эти сосуды становятся меньше, когда на улице холодно, и больше, когда жарко (поэтому течет больше жидкости и передается больше энергии).

Тело также теряет значительную часть своего тепла в процессе дыхания.

Хотя конвекция обычно сложнее, чем теплопроводность, мы можем описать конвекцию и сделать несколько простых, реалистичных расчетов ее эффектов. Естественная конвекция вызывается выталкивающими силами: горячий воздух поднимается вверх, потому что плотность уменьшается с увеличением температуры. Таким образом, дом на Рисунке 1 поддерживается в тепле, как и горшок с водой на плите на Рисунке 2. Океанские течения и крупномасштабная атмосферная циркуляция передают энергию из одной части земного шара в другую. Оба являются примерами естественной конвекции.

Рис. 1. Воздух, нагретый так называемой гравитационной печью, расширяется и поднимается, образуя конвективную петлю, которая передает энергию другим частям комнаты. По мере того, как воздух охлаждается у потолка и внешних стен, он сжимается, в конечном итоге становясь более плотным, чем воздух в помещении, и опускается на пол. Правильно спроектированная система отопления с использованием естественной конвекции, подобная этой, может быть достаточно эффективной для равномерного обогрева дома.

Рис. 2. Конвекция играет важную роль в теплопередаче внутри этого котла с водой.Попадая внутрь, передача тепла другим частям горшка происходит в основном за счет конвекции. Более горячая вода расширяется, уменьшается по плотности и поднимается, передавая тепло другим областям воды, в то время как более холодная вода опускается на дно. Этот процесс повторяется.

Эксперимент на вынос: конвекционные ролики в подогреваемой сковороде

Возьмите две маленькие горшки с водой и с помощью пипетки нанесите каплю пищевого красителя на дно каждой. Оставьте один на столешнице, а другой нагрейте на плите.Наблюдайте, как цвет распространяется и сколько времени требуется, чтобы цвет достигал вершины. Наблюдайте, как образуются конвективные петли.

Пример 1. Расчет теплопередачи путем конвекции: конвекция воздуха через стены дома

Большинство домов не герметичны: воздух входит и выходит через двери и окна, через трещины и щели, по проводке к выключателям и розеткам и так далее. Воздух в типичном доме полностью заменяется менее чем за час. Предположим, что дом среднего размера имеет внутренние размеры 12.0 м × 18,0 м × 3,00 м в высоту, и что весь воздух заменяется за 30,0 мин. Рассчитайте теплопередачу в ваттах за единицу времени, необходимую для нагрева входящего холодного воздуха на 10,0 ° C, заменяя тем самым тепло, передаваемое только конвекцией.

Стратегия

Тепло используется для повышения температуры воздуха так, чтобы Q = mc Δ T . Скорость теплопередачи тогда равна [латекс] \ frac {Q} {t} \\ [/ latex], где t — время оборота воздуха. Нам дано, что Δ T равно 10.0ºC, но мы все равно должны найти значения массы воздуха и его удельной теплоемкости, прежде чем мы сможем вычислить Q . Удельная теплоемкость воздуха представляет собой средневзвешенное значение удельной теплоты азота и кислорода, что дает c = c _p 1000 Дж / кг · ºC из таблицы 1 (обратите внимание, что удельная теплоемкость при постоянном давлении должна использоваться для этого процесса).

Решение

1. Определите массу воздуха по его плотности и заданному объему дома.Плотность рассчитывается исходя из плотности ρ и объема м = ρV = (1,29 кг / м ³ ) (12,0 м × 18,0 м × 3,00 м) = 836 кг.
2. Рассчитайте теплопередачу при изменении температуры воздуха: Q = мкл Δ T так, чтобы Q = (836 кг) (1000 Дж / кг · ºC) (10,0ºC) = 8,36 × 10 ⁶ Дж.
3. Рассчитайте теплопередачу от тепла Q и время оборота t .{6} \ text {J}} {1800 \ text {s}} = 4,64 \ text {кВт} \\ [/ latex].

Обсуждение

Эта скорость передачи тепла равна мощности, потребляемой примерно сорока шестью лампочками мощностью 100 Вт. Вновь построенные дома рассчитаны на время оборота 2 часа или более, а не 30 минут для дома в этом примере. Обычно используются погодоустойчивые уплотнения, уплотнения и улучшенные оконные уплотнения. В очень холодном (или жарком) климате иногда принимаются более крайние меры для достижения жесткого стандарта более 6 часов на один оборот воздуха.Еще более продолжительное время оборота вредно для здоровья, потому что необходимо минимальное количество свежего воздуха для подачи кислорода для дыхания и разбавления бытовых загрязнителей. Термин, используемый для процесса проникновения наружного воздуха в дом из трещин вокруг окон, дверей и фундамента, называется «проникновение воздуха».

Холодный ветер более холодный, чем неподвижный холодный воздух, потому что конвекция в сочетании с проводимостью в теле увеличивает скорость передачи энергии от тела.В таблице ниже приведены приблизительные коэффициенты охлаждения ветром, которые представляют собой температуры неподвижного воздуха, обеспечивающие такую ​​же скорость охлаждения, как и воздух с заданной температурой и скоростью. Факторы охлаждения ветром являются ярким напоминанием о способности конвекции передавать тепло быстрее, чем теплопроводность. Например, ветер со скоростью 15,0 м / с при 0ºC имеет холодный эквивалент неподвижного воздуха при температуре около -18ºC.

Таблица 1. Факторы охлаждения ветром
Температура движущегося воздуха	Скорость ветра (м / с)
(ºC)	2	5	10	15	0
5	3	-1	−8	−10	−12
2	0	−7	−12	−16	−18
0	−2	−9	−15	−18	−20
−5	−7	−15	−22	−26	−29
−10	−12	−21	−29	−34	−36
−20	−23	−34	−44	−50	−52
−10	−12	−21	−29	−34	−36
−20	−23	−34	−44	−50	−52
−40	−44	−59	−73	−82	−84

Хотя воздух может быстро передавать тепло за счет конвекции, он является плохим проводником и, следовательно, хорошим изолятором.Количество доступного пространства для воздушного потока определяет, действует ли воздух как изолятор или проводник. Например, расстояние между внутренней и внешней стенами дома составляет около 9 см (3,5 дюйма) — достаточно для эффективной работы конвекции. Добавление теплоизоляции препятствует воздушному потоку, поэтому потери (или приток) тепла уменьшаются. Точно так же зазор между двумя стеклами окна с двойным остеклением составляет около 1 см, что предотвращает конвекцию и использует низкую проводимость воздуха для предотвращения больших потерь.Мех, волокна и стекловолокно также используют преимущества низкой проводимости воздуха, удерживая его в пространствах, слишком маленьких для поддержания конвекции, как показано на рисунке. Мех и перья легкие и поэтому идеально подходят для защиты животных.

Рисунок 3. Мех наполнен воздухом, который разбивается на множество маленьких карманов. Конвекция здесь очень медленная, потому что петли такие маленькие. Низкая проводимость воздуха делает мех очень хорошим легким изолятором.

Некоторые интересные явления происходят , когда конвекция сопровождается фазовым переходом .Это позволяет нам охладиться с помощью потоотделения, даже если температура окружающего воздуха превышает температуру тела. Тепло от кожи требуется для испарения пота с кожи, но без воздушного потока воздух становится насыщенным и испарение прекращается. Воздушный поток, вызванный конвекцией, заменяет насыщенный воздух сухим, и испарение продолжается.

Пример 2. Расчет потока массы во время конвекции: теплопередача пота от тела

Средний человек в состоянии покоя выделяет тепло мощностью около 120 Вт.С какой скоростью должна испаряться вода из тела, чтобы избавиться от всей этой энергии? (Это испарение может происходить, когда человек сидит в тени и температура окружающей среды такая же, как температура кожи, что исключает передачу тепла другими методами.)

Стратегия

Энергия необходима для фазового перехода ( Q = мл _v ). Таким образом, потери энергии в единицу времени составляют

[латекс] \ displaystyle \ frac {Q} {t} = \ frac {mL _ {\ text {v}}} {t} = 120 \ text {W} = 120 \ text {J / s} \\ [/ латекс].

Мы разделим обе части уравнения на L _v , чтобы найти, что масса, испарившаяся за единицу времени, равна [латексу] \ frac {m} {t} = \ frac {120 \ text {Дж / с}} { L _ {\ text {v}}} \\ [/ latex].

Решение

Вставьте значение скрытой теплоты из таблицы 1 в раздел «Фазовый переход и скрытая теплота», L _v = 2430 кДж / кг = 2430 Дж / г. Это дает

[латекс] \ displaystyle \ frac {m} {t} = \ frac {120 \ text {J / s}} {2430 \ text {J / g}} = 0,0494 \ text {g / s} = 2,96 \ text {г / мин} \ [/ латекс]

Обсуждение

Испарение около 3 г / мин кажется разумным.Это будет около 180 г (около 7 унций) в час. Если воздух очень сухой, пот может испариться, даже если этого не заметят. Значительное количество испарений также происходит в легких и дыхательных путях.

Рис. 4. Кучевые облака создаются водяным паром, поднимающимся из-за конвекции. Возникновение облаков происходит за счет механизма положительной обратной связи. (кредит: Майк Лав)

Другой важный пример сочетания фазового перехода и конвекции происходит при испарении воды из океанов.Когда вода испаряется, тепло уходит из океана. Если водяной пар конденсируется в жидкие капли при образовании облаков, в атмосферу выделяется тепло. Таким образом, происходит общий перенос тепла от океана в атмосферу. Этот процесс является движущей силой грозовых облаков, тех огромных кучевых облаков, которые поднимаются на 20 км в стратосферу. Водяной пар, переносимый конвекцией, конденсируется, высвобождая огромное количество энергии. Эта энергия заставляет воздух расширяться и подниматься там, где он холоднее.В этих более холодных регионах происходит больше конденсации, что, в свою очередь, поднимает облако еще выше. Такой механизм называется положительной обратной связью, поскольку процесс усиливается и ускоряется.

Рис. 5. Конвекция, сопровождающаяся фазовым переходом, высвобождает энергию, необходимую для того, чтобы загнать этот грозовой поток в стратосферу. (кредит: Херардо Гарсиа Моретти)

Эти системы иногда вызывают сильные штормы с молниями и градом и представляют собой механизм, вызывающий ураганы (рис. 5).

Движение айсбергов (рис. 6) — еще один пример конвекции, сопровождающейся фазовым переходом. Предположим, айсберг дрейфует из Гренландии в более теплые воды Атлантики. Тепло удаляется из теплой океанской воды, когда лед тает, и тепло выделяется на сушу, когда айсберг формируется на Гренландии.

Рис. 6. Фазовое изменение, которое происходит при таянии этого айсберга, связано с огромной теплопередачей. (кредит: Доминик Алвес)

Проверьте свое понимание

Объясните, почему использование вентилятора летом дает ощущение свежести!

Решение

Использование вентилятора увеличивает поток воздуха: теплый воздух рядом с вашим телом заменяется более холодным воздухом из другого места.Конвекция увеличивает скорость теплопередачи, так что движущийся воздух «кажется» холоднее, чем неподвижный.

Сводка раздела

Конвекция — это передача тепла за счет макроскопического движения массы. Конвекция может быть естественной или принудительной и обычно передает тепловую энергию быстрее, чем теплопроводность. В таблице 1 приведены коэффициенты охлаждения ветром, указывающие на то, что движущийся воздух имеет такой же охлаждающий эффект, как и гораздо более холодный стационарный воздух. Конвекция, возникающая вместе с фазовым переходом, может передавать энергию из холодных областей в теплые.

Концептуальные вопросы

1. Один из способов сделать камин более энергоэффективным — это использовать внешний воздух для сжигания топлива. Другой — обеспечить циркуляцию комнатного воздуха вокруг топки и обратно в комнату. Подробно опишите методы теплопередачи, задействованные в каждом из них.
2. Холодными ясными ночами лошади будут спать под покровом больших деревьев. Как это помогает им согреться?

Задачи и упражнения

1. При какой скорости ветра -10ºC воздух вызывает такой же коэффициент охлаждения, как и неподвижный воздух при -29ºC?
2. При какой температуре неподвижный воздух вызывает такой же коэффициент охлаждения, как −5ºC, движущийся со скоростью 15 м / с?
3. «Пар» над чашкой свежеприготовленного растворимого кофе — это на самом деле капли водяного пара, конденсирующиеся после испарения горячего кофе.Какова конечная температура 250 г горячего кофе при начальной температуре 90,0 ° C, если из него испаряется 2,00 г? Кофе находится в чашке из пенополистирола, поэтому другими методами передачи тепла можно пренебречь.
4. (a) Сколько килограммов воды должно испариться женщиной с весом 60,0 кг, чтобы температура ее тела снизилась на 0,750ºC? (b) Достаточно ли это количества воды для испарения в виде потоотделения, если относительная влажность окружающего воздуха низкая?
5. В жаркий засушливый день испарение из озера имеет достаточно теплопередачи, чтобы уравновесить 1.00 кВт / м ² приходящего тепла от Солнца. Какая масса воды испаряется за 1,00 ч с каждого квадратного метра?
6. Однажды зимним днем ​​система климат-контроля в большом здании университетской аудитории вышла из строя. В результате каждую минуту вводится 500 м ³ избыточного холодного воздуха. С какой скоростью в киловаттах должна происходить теплопередача, чтобы нагреть этот воздух на 10,0ºC (то есть довести воздух до комнатной температуры)?
7. Вулкан Килауэа на Гавайях — самый активный в мире, извергающий около 5 × 10 ⁵ м ³ лавы 1200ºC в день.Какова скорость передачи тепла от Земли за счет конвекции, если эта лава имеет плотность 2700 кг / м ³ и в конечном итоге остывает до 30ºC? Предположим, что удельная теплоемкость лавы такая же, как у гранита.

   Рис. 7. Лавовый поток на вулкане Килауэа на Гавайях. (Источник: Дж. П. Итон, Геологическая служба США)

8. Во время тяжелых упражнений тело перекачивает 2,00 л крови в минуту на поверхность, где она охлаждается до 2,00 ° C. Какова скорость теплопередачи только от этой принудительной конвекции, если предположить, что кровь имеет такую ​​же удельную теплоемкость, что и вода, и ее плотность составляет 1050 кг / м ³ ?
9. Человек вдыхает и выдыхает 2.00 л воздуха 37,0ºC, испаряющего 4,00 × 10 ⁻² г воды из легких и дыхательных путей при каждом вдохе. а) Сколько тепла происходит за счет испарения при каждом вдохе? б) Какова скорость теплопередачи в ваттах, если человек дышит со средней скоростью 18,0 вдохов в минуту? (c) Если вдыхаемый воздух имел температуру 20,0 ° C, какова скорость теплопередачи для нагрева воздуха? (d) Обсудите общую скорость теплопередачи, поскольку она соотносится с типичной скоростью метаболизма.Будет ли это дыхание основной формой передачи тепла для этого человека?
10. Стеклянный кофейник имеет круглое дно диаметром 9,00 см, контактирующее с нагревательным элементом, который поддерживает кофе в тепле с постоянной скоростью теплопередачи 50,0 Вт. (A) Какова температура дна кофейника, если он имеет толщину 3,00 мм и внутренняя температура 60,0ºC? (б) Если температура кофе остается постоянной и вся теплопередача устраняется испарением, сколько граммов в минуту испаряется? Принять теплоту испарения 2340 кДж / кг.

Избранные решения проблем и упражнения

1. 10 м / с

3. 85,7ºC

5. 1,48 кг

7. 2 × 10 ⁴ МВт

9. (а) 97,2 Дж; (б) 29,2 Вт; (c) 9,49 Вт; (г) Общая скорость потери тепла составит 29,2 Вт + 9,49 Вт = 38,7 Вт. Во время сна наше тело потребляет 83 Вт энергии, в то время как сидя оно потребляет от 120 до 210 Вт. Следовательно, общая скорость потери тепла от дыхания не будет серьезной формой потери тепла для этого человека.

4 типа механизмов теплопередачи для охлаждения электрических шкафов

Охлаждение электрического шкафа включает в себя процессы передачи тепла изнутри шкафа и отвода его в окружающий воздух. Существуют различные механизмы теплопередачи, включая конвекцию, теплопроводность, тепловое излучение и испарительное охлаждение.

Механизмы теплопередачи

Охлаждение корпуса включает комбинацию механизмов теплопередачи. Основные механизмы, используемые для охлаждения электрических шкафов, следующие:

• Проводимость: Это передача тепла через твердое тело.Например, тепло, генерируемое внутри корпуса, передается на внешнюю поверхность посредством теплопроводности.
• Конвекция: Конвекция — это передача тепла от поверхности с помощью жидкости, такой как воздух. Естественная конвекция возникает при нагревании воздуха: он расширяется, поднимается вверх и заменяется более холодным воздухом. Степень конвекции можно увеличить, используя вентилятор для увеличения потока воздуха.
• Излучение: Это процесс, при котором энергия излучается через воздух посредством электромагнитного излучения.Хотя он эффективен для источников высокой температуры, таких как солнце, он менее эффективен при температуре окружающей среды на Земле.
• Испарение: Скрытая теплота жидкости может использоваться для передачи тепла путем поглощения энергии, необходимой для испарения этой жидкости. Поглощенное тепло высвобождается, позволяя жидкости конденсироваться за пределами корпуса.

Эти формы теплопередачи используются для охлаждения электрических шкафов несколькими способами.

Пассивное охлаждение

Пассивное охлаждение, основанное на естественной теплопроводности, конвекции и излучении, подходит для малонагруженных шкафов с относительно большой площадью поверхности и хорошей вентиляцией.Температура окружающего воздуха должна быть ниже температуры корпуса. Этот метод не подходит для термочувствительных компонентов при высоких температурах окружающей среды.

Принудительная вентиляция

Эффективность конвекции можно повысить за счет использования вентиляторов, которые увеличивают поток воздуха через шкаф. Холодный воздух втягивается в нижнюю часть шкафа, а горячий воздух выходит в верхнюю часть. Вентиляторы должны быть оснащены фильтрами, чтобы ограничить попадание грязи, которая может повредить компоненты.Чтобы электрические компоненты не перегревались, температура окружающей среды должна быть значительно ниже максимальной желаемой температуры корпуса.

Технология тепловых труб

Тепловые трубки, впервые разработанные в 1960-х годах, представляют собой практически безэнергетический метод охлаждения корпуса. Тепловая трубка состоит из вакуумированной медной трубки, частично заполненной жидкостью, например спиртом или водой. Из-за низкого давления жидкость на дне трубы закипает, когда она поглощает тепло из воздуха внутри помещения.Пар поднимается к верху трубы, где он охлаждается воздухом за пределами камеры и конденсируется. Затем конденсированная жидкость возвращается на дно трубки, и цикл повторяется.

В теплообменниках «воздух-воздух» компании Thermal Edge используется эта новая технология для охлаждения герметичных электрических шкафов. Единственная энергия, необходимая маленьким вентиляторам, — это циркуляция воздуха вокруг горячих и холодных концов тепловой трубки.

Кондиционер в шкафу

В кондиционировании воздуха также используется испарение, но немного по-другому.Жидкий хладагент под давлением пропускается через расширительное устройство. Падение давления вызывает испарение жидкости в змеевике испарителя кондиционера и поглощение тепла, охлаждая воздух внутри помещения. Затем горячий газ сжимается и проходит через змеевик конденсатора, где газ сжижается, передавая свое тепло воздуху за пределами камеры. Комбинированный кондиционер представляет собой чрезвычайно эффективный метод охлаждения шкафа и будет работать эффективно, даже если температура окружающей среды намного выше, чем температура воздуха в шкафу.

Чтобы узнать больше о продуктах Thermal Edge и о том, как выбрать подходящий метод охлаждения для вашего электрического шкафа, свяжитесь с нашим отделом продаж сегодня.

11.2 Тепло, удельная теплоемкость и теплопередача

Проводимость, конвекция и излучение

При возникновении разницы температур происходит теплопередача. Передача тепла может происходить быстро, например, через сковороду, или медленно, например, через стенки изолированного холодильника.

Существует три различных метода теплопередачи: теплопроводность, конвекция и излучение.Иногда все три могут происходить одновременно. См. Рисунок 11.3.

Рис. 11.3 В камине передача тепла происходит всеми тремя способами: теплопроводностью, конвекцией и излучением. Излучение отвечает за большую часть тепла, передаваемого в комнату. Передача тепла также происходит через теплопроводность в комнату, но гораздо медленнее. Теплообмен за счет конвекции также происходит через холодный воздух, поступающий в комнату вокруг окон, и горячий воздух, покидающий комнату, поднимаясь вверх по дымоходу.

Проводимость — это передача тепла при прямом физическом контакте.Тепло, передаваемое между электрической горелкой плиты и дном сковороды, передается за счет теплопроводности. Иногда мы пытаемся контролировать теплопроводность, чтобы чувствовать себя более комфортно. Поскольку скорость теплопередачи у разных материалов разная, мы выбираем такие ткани, как толстый шерстяной свитер, которые зимой замедляют отвод тепла от нашего тела.

Когда вы идете босиком по ковру в гостиной, ваши ноги чувствуют себя относительно комфортно… пока вы не ступите на кафельный пол кухни.Поскольку ковер и кафельный пол имеют одинаковую температуру, почему один из них холоднее другого? Это объясняется разной скоростью теплопередачи: материал плитки отводит тепло от вашей кожи с большей скоростью, чем ковровое покрытие, что делает его более холодным.

Некоторые материалы просто проводят тепловую энергию быстрее, чем другие. В общем, металлы (например, медь, алюминий, золото и серебро) являются хорошими проводниками тепла, тогда как такие материалы, как дерево, пластик и резина, плохо проводят тепло.

На рисунке 11.4 показаны частицы (атомы или молекулы) в двух телах при разных температурах. (Средняя) кинетическая энергия частицы в горячем теле выше, чем в более холодном теле. Если две частицы сталкиваются, энергия передается от частицы с большей кинетической энергией к частице с меньшей кинетической энергией. Когда два тела находятся в контакте, происходит много столкновений частиц, что приводит к чистому потоку тепла от тела с более высокой температурой к телу с более низкой температурой. Тепловой поток зависит от разности температур ΔT = Thot-TcoldΔT = Thot-Tcold.Таким образом, вы получите более сильный ожог от кипятка, чем от горячей воды из-под крана.

Рис. 11.4 Частицы в двух телах при разных температурах имеют разные средние кинетические энергии. Столкновения, происходящие на контактной поверхности, имеют тенденцию передавать энергию из высокотемпературных областей в низкотемпературные области. На этой иллюстрации частица в области более низких температур (правая сторона) имеет низкую кинетическую энергию перед столкновением, но ее кинетическая энергия увеличивается после столкновения с контактной поверхностью.Напротив, частица в области более высоких температур (слева) имеет большую кинетическую энергию до столкновения, но ее энергия уменьшается после столкновения с контактной поверхностью.

Конвекция — это передача тепла движением жидкости. Этот тип теплопередачи происходит, например, в котле, кипящем на плите, или во время грозы, когда горячий воздух поднимается к основанию облаков.

Советы для успеха

В обиходе термин жидкость обычно означает жидкость.Например, когда вы заболели и врач говорит вам «выпить жидкости», это означает только пить больше напитков, а не вдыхать больше воздуха. Однако в физике жидкость означает жидкость или газ . Жидкости движутся иначе, чем твердые тела, и даже имеют свой собственный раздел физики, известный как гидродинамика , который изучает их движение.

При повышении температуры жидкости они расширяются и становятся менее плотными. Например, на рис. 11.4 может быть изображена стенка воздушного шара с газами внутри воздушного шара с другой температурой, чем снаружи в окружающей среде.Более горячие и, следовательно, быстро движущиеся частицы газа внутри воздушного шара ударяются о поверхность с большей силой, чем более холодный воздух снаружи, вызывая расширение воздушного шара. Это уменьшение плотности по отношению к окружающей среде создает плавучесть (тенденцию к повышению). Конвекция обусловлена ​​плавучестью — горячий воздух поднимается вверх, потому что он менее плотен, чем окружающий воздух.

Иногда мы контролируем температуру своего дома или самих себя, контролируя движение воздуха. Герметизация дверей герметичной изоляцией защищает от холодного ветра зимой.Дом на рис. 11.5 и горшок с водой на плите на рис. 11.6 являются примерами конвекции и плавучести, созданными человеком. Океанские течения и крупномасштабная атмосферная циркуляция переносят энергию из одной части земного шара в другую и являются примерами естественной конвекции.

Рис. 11.5 Воздух, нагретый так называемой гравитационной печью, расширяется и поднимается, образуя конвективную петлю, которая передает энергию другим частям комнаты. По мере того, как воздух охлаждается у потолка и внешних стен, он сжимается, в конечном итоге становясь более плотным, чем воздух в помещении, и опускается на пол.Правильно спроектированная система отопления, подобная этой, в которой используется естественная конвекция, может быть достаточно эффективной для равномерного обогрева дома.

Рис. 11.6 Конвекция играет важную роль в теплопередаче внутри этого котла с водой. Попав внутрь жидкости, теплопередача к другим частям кастрюли происходит в основном за счет конвекции. Более горячая вода расширяется, уменьшается по плотности и поднимается, передавая тепло другим областям воды, в то время как более холодная вода опускается на дно. Этот процесс повторяется, пока в кастрюле есть вода.

Излучение — это форма передачи тепла, которая происходит при испускании или поглощении электромагнитного излучения. Электромагнитное излучение включает радиоволны, микроволны, инфракрасное излучение, видимый свет, ультрафиолетовое излучение, рентгеновские лучи и гамма-лучи, все из которых имеют разные длины волн и количество энергии (более короткие длины волн имеют более высокую частоту и большую энергию).

Вы можете почувствовать теплоотдачу от огня и солнца. Точно так же вы иногда можете сказать, что духовка горячая, не касаясь ее дверцы и не заглядывая внутрь — она ​​может просто согреть вас, когда вы пройдете мимо.Другой пример — тепловое излучение человеческого тела; люди постоянно излучают инфракрасное излучение, которое не видно человеческому глазу, но ощущается как тепло.

Излучение — единственный метод передачи тепла, при котором среда не требуется, а это означает, что тепло не должно вступать в прямой контакт с какими-либо предметами или переноситься ими. Пространство между Землей и Солнцем в основном пусто, без какой-либо возможности теплопередачи за счет конвекции или теплопроводности. Вместо этого тепло передается за счет излучения, и Земля нагревается, поскольку она поглощает электромагнитное излучение, испускаемое Солнцем.

Рис. 11.7 Большая часть тепла от этого пожара передается наблюдателям через инфракрасное излучение. Видимый свет передает относительно небольшую тепловую энергию. Поскольку кожа очень чувствительна к инфракрасному излучению, вы можете почувствовать присутствие огня, даже не глядя на него. (Дэниел X. О’Нил)

Все объекты поглощают и излучают электромагнитное излучение (см. Рисунок 11.7). Скорость передачи тепла излучением в основном зависит от цвета объекта. Черный — наиболее эффективный поглотитель и радиатор, а белый — наименее эффективный.Например, люди, живущие в жарком климате, обычно избегают ношения черной одежды. Точно так же черный асфальт на стоянке будет горячее, чем прилегающие участки травы в летний день, потому что черный поглощает лучше, чем зеленый. Верно и обратное — черный цвет излучает лучше, чем зеленый. Ясной летней ночью черный асфальт будет холоднее, чем зеленый участок травы, потому что черный излучает энергию быстрее, чем зеленый. Напротив, белый цвет — плохой поглотитель и плохой радиатор. Белый объект, как зеркало, отражает почти все излучение.

Виртуальная физика

Формы и изменения энергии

В этой анимации вы исследуете теплопередачу с различными материалами. Поэкспериментируйте с нагревом и охлаждением железа, кирпича и воды. Для этого перетащите объект на пьедестал и затем удерживайте рычаг в положении «Нагреть» или «Охлаждать». Перетащите термометр рядом с каждым объектом, чтобы измерить его температуру — вы можете в реальном времени наблюдать за тем, как быстро он нагревается или охлаждается.

Теперь попробуем передать тепло между объектами.Нагрейте кирпич и поместите его в прохладную воду. Теперь снова нагрейте кирпич, но затем поместите его поверх утюга. Что ты заметил?

Выбор опции быстрой перемотки вперед позволяет ускорить передачу тепла и сэкономить время.

Проверка захвата

Сравните, насколько быстро различные материалы нагреваются или охлаждаются. Основываясь на этих результатах, какой материал, по вашему мнению, имеет наибольшую удельную теплоемкость? Почему? Какая из них имеет наименьшую удельную теплоемкость? Можете ли вы представить себе реальную ситуацию, в которой вы хотели бы использовать объект с большой удельной теплоемкостью?

1. Вода занимает больше всего времени, а железу нужно меньше времени, чтобы нагреться и остыть.Для теплоизоляции желательны объекты с большей удельной теплоемкостью. Например, шерстяная одежда с большой удельной теплоемкостью предотвратит потерю тепла телом.
2. Вода занимает меньше всего времени, а железу нужно больше времени, чтобы нагреться и остыть. Для теплоизоляции желательны объекты с большей удельной теплоемкостью. Например, шерстяная одежда с большой удельной теплоемкостью предотвратит потерю тепла телом.
3. Кирпич займет меньше всего времени, а железу нужно больше времени, чтобы нагреться и остыть.Для теплоизоляции желательны объекты с большей удельной теплоемкостью. Например, шерстяная одежда с большой удельной теплоемкостью предотвратит потерю тепла телом.
4. Вода занимает меньше всего времени, а кирпичу нужно больше времени, чтобы нагреться и остыть. Для теплоизоляции желательны объекты с большей удельной теплоемкостью. Например, шерстяная одежда с большой удельной теплоемкостью предотвратит потерю тепла телом.

Теплообмен

Тепло энергия, а точнее передача тепловой энергии.Как энергия, тепло измеряется в ваттах (Вт), в то время как температура измеряется в градусах Цельсия (C) или Кельвин (К). В слова горячие и холодные имеют смысл только для родственников основание. Тепловая энергия передается от горячего материала к холодному материал. Горячий материал нагревает холодный материал, а холодный материал охлаждает горячий материал. Это действительно то просто. Когда вы чувствуете тепло , что вы ощущаете передачу тепловой энергии от от горячего к холодному.

Дисциплина теплопередача является касается только двух вещей: температуры и поток тепла. Температура представляет собой количество доступная тепловая энергия, тогда как тепловой поток представляет движение тепловой энергии с места на место. В микроскопическом масштабе тепловая энергия связана с кинетическая энергия молекул.Чем больше материалов температуры, тем сильнее термическое перемешивание ее составляющие молекулы (проявляются как в линейном движении и колебательные режимы).

Проводимость

Большинство Эффективный метод передачи тепла — теплопроводность . Этот режим теплопередачи возникает, когда есть градиент температуры по телу.В таком случае, энергия передается из высокотемпературной области в область низких температур из-за случайного движения молекул (диффузия). Проводимость аналогичным образом происходит в жидкостях и газы. Области с большей молекулярной кинетической энергией передаст свою тепловую энергию в регионы с меньшими молекулярная энергия за счет прямых столкновений молекул. В металлов, значительная часть транспортируемого теплового энергия также переносится электронами зоны проводимости.Различные материалы обладают разной способностью проводить нагревать. Материалы, плохо проводящие тепло (дерево, пенополистирол) часто называют изоляторами . Тем не мение, материалы, которые хорошо проводят тепло (металлы, стекло, некоторые пластмассы) не имеют специального названия.

В простейшая теплопроводность может быть описана как одномерный тепловой поток, как показано ниже фигура.Скорость теплового потока от одной стороны объекта к другой или между соприкасающимися объектами, зависит от поперечное сечение потока, проводимость материал и разница температур между двумя поверхности или предметы.

Математически это можно выразить как

где q — коэффициент теплопередачи в ваттах (Вт), k — теплопроводность материала (Вт / м.К), А — площадь поперечного сечения теплового тракта, а является градиент температуры в направлении потока (К / м).

Приведенное выше уравнение известен как закон теплопроводности Фурье. Следовательно, скорость теплопередачи за счет теплопроводности через объект на приведенном выше рисунке может быть выражено как

Где L толщина (или длина) проводника, Д Т разница температур между одной стороной и другое (например, Д Т = T ₁ T ₂ — это разница температур между стороной 1 и стороной 2).

Количество (ДТ / л) в уравнении (16.5) называется градиентом температуры : он сообщает, на сколько 0C или K температура изменяется за единица расстояния, перемещенная по пути теплового потока. В величина L / kA называется термическим сопротивлением

Тепловой сопротивление измеряется в единицах СИ — кельвинах на ватт (К / Вт).Обратите внимание на уравнение (16.6), что тепловое сопротивление зависит от характера материала (термический проводимость к и геометрия корпуса д / А ). Мы понимаем из приведенных выше уравнений, мы понимаем тепло скорость передачи как потока, так и сочетание термического проводимость, толщина материала и площадь как сопротивление этому потоку.

Учитывая температура как потенциальная функция тепла закон Фурье можно записать как

Если мы определим сопротивление как отношение потенциала к соответствующая скорость передачи, тепловое сопротивление для проводимость можно выразить как

Ясно из приведенного выше уравнения, что уменьшение толщины или увеличение площади поперечного сечения или термическое проводимость объекта снизит его тепловую сопротивление и увеличить скорость теплопередачи.

Конвекция

А более медленным методом теплопередачи является конвекция, которая включает потоки жидкости, которые переносят тепло из одного места к другому. В проводимости энергия течет через материал, но сам материал не движется. В конвекция, сам материал перемещается с одного места на Другой. Конвекционная теплопередача состоит из два механизма: случайное движение молекул (диффузия) и энергия, передаваемая объемным или макроскопическим движением жидкость.Передача тепла от твердого тела к жидкости (жидкости или газообразный) более сложен, чем перенос твердое тело-твердое тело, поскольку перепады тепла в жидкости обычно вызывают внутреннее движение, известное как конвекционные токи. В виде объем увеличивается с температурой, более теплые области жидкость имеет меньшую массу, чем более холодные области. Плохой воздух проводник тепла, но он может легко течь и переносить тепло конвекцией. Использование герметичных стеклопакетов заменяет большой воздушный зазор между штормовым окном и обычное окно с гораздо меньшим зазором.Меньший воздух зазор сводит к минимуму циркулирующие конвекционные токи между две панели.

Величина конвективного теплового потока в жидкости зависит от площади контакта с твердое тело, его вязкость, скорость движения твердого тела, течение характеристики и общий перепад температур между двумя. Термин конвекция также использовался исторически описывать перенос тепла от одного твердое тело к другому разделено жидкой средой.

Закон Ньютона охлаждение выражает общий эффект конвекции:

Где х — коэффициент конвективной теплоотдачи (Вт / м ² K), A — площадь поверхности, Д Т = T _с T _f — это разница температур между температурой поверхности T _s , а температура жидкости T _f .Как и в случае проводимости, тепловое сопротивление равно также связаны с конвекционной теплопередачей и можно выразить как

Конвекционная теплопередача может быть классифицируются по характеру потока жидкости.

Принужденный конвекция возникает, когда поток вызван внешними средства, такие как вентилятор, насос и т. д.

Радиация

В Наименее эффективным методом передачи тепла является излучение. Лучистое тепло — это просто тепло энергия в пути в виде электромагнитного излучения. Все материалы излучают тепловую энергию в определенных количествах по их температуре, где энергия переносится фотоны света в инфракрасной и видимой частях света электромагнитный спектр.В этом случае тепло движется в пространстве как электромагнитное излучение без помощи физическая субстанция. Все объекты, содержащие тепло испускать некоторый уровень лучистой энергии. Количество излучение обратно пропорционально его длине волны (чем короче длина волны, тем больше энергия content), который, в свою очередь, обратно пропорционален его температура (в К).

Солнце тепло является примером теплового излучения, которое достигает Земля.Лучистое тепло передается непосредственно в поверхность любого твердого объекта, с которым он сталкивается (если только он не сильно светоотражающий), но легко проходит сквозь прозрачный такие материалы, как воздух и стекло. Идеальный тепловой радиатор или черное тело будет излучать энергии со скоростью, пропорциональной четвертой степени ее абсолютная температура и площадь ее поверхности. Математически это

где s — константа пропорциональности (постоянная Стефана-Больцмана = 5.669 10 ^-8 Вт / м ² .K ⁴ ). В приведенное выше уравнение называется законом Стефана-Больцмана теплового радиация, и это относится только к черным телам. В Температурная зависимость четвертой степени означает, что Излучаемая мощность очень чувствительна к изменениям температуры. Если абсолютная температура тела увеличивается вдвое, излучаемая энергия увеличивается в 2 раза ⁴ = 16.

Для тел не поведение черного тела, фактор, известный как коэффициент излучения e , который связывает излучение поверхности с этим идеальной черной поверхности. Уравнение становится

Коэффициент излучения колеблется от 0 до 1; e = 1 для идеального радиатора и абсорбера (черное тело) и e = 0 для идеального радиатора.Кожа человека, для например, независимо от пигментации, имеет коэффициент излучения около 0,97 в инфракрасной части спектр. В то время как полированный алюминий имеет коэффициент излучения около 0,05.

Тепловой излучение от тела используется как диагностический инструмент в медицина. Термограмма показывает, является ли одна область излучает больше тепла, чем должно, что указывает на более высокую температура из-за аномальной клеточной активности.Термография или тепловидение в медицине основано на естественное тепловое излучение кожи. Наибольшее преимущество сияние, свободное от принципа измерения.

Определенный области тела имеют разный температурный режим. Если один обнажает тело, например к охлаждающему аттракциону, то зоны тела кожи реагируют, чтобы восстановить тепловой баланс тела. Тем самым терморегулирование пораженных участков тела и органов отличается от здоровый.Так называемая «регуляционная термография» основанный на этом принципе.

Сводка

Фото: Университет Висконсина

Теплообмен

Сколько тепла требуется для зажигания лесного топлива? Растительный материал, такой как лесное топливо, воспламеняется при относительно низких температурах. температуры при условии низкого содержания влаги в топливе и подвергается воздействию воздуха, так что доступно достаточное количество кислорода.Фактическая потребность в тепле для воспламенения топлива из мертвого леса варьируется от от 500 до 750 F. Многие обычные источники воспламенения обеспечат достаточно тепла, включая горящую спичку и даже тлеющая сигарета при контакте с сухим мелкодисперсным топливом.

ТЕМПЕРАТУРА ЗАЖИГАНИЯ СУХОГО ЛЕСНОГО ТОПЛИВА = 500-750 F.

Мы знаем о многих методах, с помощью которых для начала работы с лесным топливом можно использовать тепло. процесс горения; но как процесс продолжается? Огонь распространяется за счет передачи тепловой энергии тремя способами: Радиация, конвекция и Проведение.

Радиация

Радиация означает излучение энергии в виде лучей или волн. Тепло движется в пространстве в виде энергетических волн. Это тот жар, который чувствуешь, сидя перед камином или вокруг костра. Он путешествует в прямые со скоростью света. Этот это причина того, что при столкновении с огнем согревается только фасад. Зад не греется, пока человек не обернется. Земля нагревается солнцем за счет излучения. Солнечные ожоги — это факт жизни, когда люди подвергаются очень сильному воздействию солнца. длинный.Большая часть подогрева топлива перед возгоранием происходит за счет излучение тепла от огня. В виде фронт огня приближается, количество получаемого лучистого тепла увеличивается.

Конвекция

Конвекция — это передача тепла при физическом движении горячих масс. воздуха. Как воздух нагретая, она расширяется (как и все предметы). По мере расширения он становится светлее окружающего воздуха и поднимается вверх. (Вот почему воздух под потолком отапливаемого помещения теплее, чем что возле пола.) Кулер воздух врывается с боков. это греется по очереди и тоже поднимается. Скоро над огнем образуется конвекционная колонна, которую видно по дыму, возносится в нем. Этот приток более холодного воздуха сбоку помогает подавать дополнительный кислород для процесс горения для продолжения.

Проводимость

Проводимость — это передача тепла внутри самого материала. Большинство металлов являются хорошими проводниками тепла. Дерево — очень плохой проводник, поэтому очень медленно передает тепло. Это можно проиллюстрировать тем, что деревянная ручка при жарке сковорода остается достаточно холодной, чтобы ее можно было держать голыми руками. Проведение не является важным фактором распространения лесных пожаров.

Демонстрация

Зажгите свечу снова, которую мы использовали в предыдущей демонстрации. (Обратите внимание, что вы можете держать спичку, пока другой конец горит, потому что дерево не хороший дирижер тепла.) Теперь протяните руку рядом со свечой и подвиньте ее ближе, пока тепло можно почувствовать.Тепло от свечи доходит до вашей руки. радиация. Поднесите руку ближе к свече. Что происходит с рукой? Это становится теплее, потому что лучистому теплу не нужно было распространяться так далеко. Теперь держи положите руку на свечу и переместите ее как можно ближе. Можете ли вы держать это как закрыть как можно сбоку? Вы не можете из-за конвекционного нагрева от свечи в дополнение к лучистому теплу.

1. Три способа передачи тепла: — выберите ответ -a. проводимость, излучение, конвекция b.проводимость, конвекция, сверткаc. проводимость, ощупывание, излучение. кондукция, конвекция, остаточная 7. Температура воспламенения сухого лесного топлива находится в пределах — выберите ответ -a. 400 и 1000b. 500 и 750 F500 и 750 C1000 и 1750

Конвективная теплопередача

Тепловая энергия, передаваемая между поверхностью и движущейся жидкостью с разными температурами, известна как конвекция .

На самом деле это комбинация диффузии и объемного движения молекул.Вблизи поверхности скорость жидкости мала, и преобладает диффузия. На расстоянии от поверхности объемное движение усиливает влияние и преобладает.

Конвективная теплопередача может быть

• принудительная или вспомогательная конвекция
• естественная или свободная конвекция

Принудительная или вспомогательная конвекция

Принудительная конвекция

Принудительная конвекция жидкости внешняя сила, такая как насос, вентилятор или смеситель.

Естественная или свободная конвекция

Естественная конвекция вызывается силами плавучести из-за разницы плотности, вызванной колебаниями температуры в жидкости. При нагревании изменение плотности в пограничном слое приведет к тому, что жидкость поднимется и будет заменена более холодной жидкостью, которая также будет нагреваться и подниматься. Это продолжающееся явление называется свободной или естественной конвекцией.

Процессы кипения или конденсации также называют конвективными процессами теплопередачи.

• Теплопередача на единицу поверхности за счет конвекции была впервые описана Ньютоном, и это соотношение известно как Закон охлаждения Ньютона .

Уравнение конвекции может быть выражено как:

q = h _c A dT (1)

где

q = теплопередача за единицу времени (Вт, БТЕ / ч)

A = площадь теплообмена поверхности (м ² , фут ² )

ч _c = коэффициент конвективной теплопередачи процесса ( Вт / (м ^2o C, Btu / (фут ² h ^o F) )

dT = разница температур между поверхностью и основной жидкостью ( ^o C, F)

Коэффициенты теплопередачи — единицы

Коэффициенты конвективной теплопередачи

Коэффициенты конвективной теплопередачи — ч _c — в зависимости от t тип среды, будь то газ или жидкость, и свойства потока, такие как скорость, вязкость и другие свойства, зависящие от потока и температуры.

Типичные коэффициенты конвективной теплопередачи для некоторых распространенных применений потока жидкости:

• Свободная конвекция — воздух, газы и сухие пары: 0,5 — 1000 (Вт / (м ² K))
• Свободная конвекция — вода и жидкости: 50 — 3000 (Вт / (м ² K))
• Принудительная конвекция — воздух, газы и сухие пары: 10 — 1000 (Вт / (м ² K))
• Принудительная конвекция — вода и жидкости: 50 — 10000 (Вт / (м ² K))
• Принудительная конвекция — жидкие металлы: 5000 — 40000 (Вт / (м ² K))
• Кипящая вода: 3.000 — 100,000 (Вт / (м ² K))
• Водяной конденсат: 5.000 — 100,000 (Вт / (м ² K))

Коэффициент конвективной теплопередачи для воздуха

Коэффициент конвективной теплопередачи для потока воздуха может быть приблизительно равен

ч _c = 10,45 — v + 10 v ^1/2 (2)

где

h _c = коэффициент теплопередачи (кКал / м ² ч ° C)

v = относительная скорость между поверхностью объекта и воздухом (м / с)

Начиная с

1 ккал / м ² час ° С = 1.16 Вт / м ² ° C

— (2) можно изменить на

ч _cW = 12,12 — 1,16 в + 11,6 в ^1/2 (2b)

где

h _cW = коэффициент теплопередачи (Вт / м ² ° C )

Примечание! — это эмпирическое уравнение, которое может использоваться для скоростей от 2 до 20 м / с .

Пример — конвективная теплопередача

Жидкость течет по плоской поверхности 1 м на 1 м. Температура поверхности 50 ^o C , температура жидкости 20 ^o C и коэффициент конвективной теплопередачи 2000 Вт / м ^2o С . Конвективный теплообмен между более горячей поверхностью и более холодным воздухом можно рассчитать как

q = (2000 Вт / (м ^2o C)) ((1 м) (1 м)) ((50 ^o C) — (20 ^o C))

= 60000 (Вт)

= 60 (кВт)

Калькулятор конвективной теплопередачи

Таблица конвективной теплопередачи

Тепло Трансфер Рона Куртуса

SfC Home> Физика> Тепловая энергия>

, автор: Рон Куртус (от 16 января 2019 г.)

Теплопередача — это передача тепловой энергии от одного объекта или системы к другому с изменением температуры каждого объекта.Этот процесс изменяет тепловую энергию обеих задействованных систем до тех пор, пока не будет достигнуто тепловое равновесие .

Тепловая энергия может передаваться внутри данного материала или от одного материала к другому посредством теплопроводности. Для газов или жидкостей тепло может передаваться внутри материала путем конвекции. Он также может передаваться косвенно посредством излучения.

Вопросы, которые могут у вас возникнуть:

• Как передается энергия за счет проводимости?
• Что такое конвекция?
• Как тепло передается излучением?

Этот урок ответит на эти вопросы.Полезный инструмент: Конвертация единиц

---

---

Проводимость

Тепловая энергия может передаваться от одного вещества к другому, когда они находятся в прямом контакте. Движущиеся молекулы одного материала могут увеличивать энергию молекул другого. Тепло также может перемещаться по материалу, поскольку одна молекула передает энергию соседней. Такой тип теплопередачи называется теплопроводностью , .

( См. Кинетическая Теория Материи для другого объяснения этого.)

Проводимость в основном наблюдается с твердыми предметами, но может возникать при контакте с любыми материалами. Когда вы опускаете руку в емкость с теплой водой, она нагревается за счет теплопроводности воды.

Некоторые материалы лучше проводят тепло, чем другие. Например, металлы являются хорошими проводниками тепла, а дерево — нет. Металл, нагретый на одном конце, скоро станет горячим и на другом конце, чего нельзя сказать о дереве.Хорошие проводники электричества часто являются хорошими проводниками тепла.

Поскольку атомы расположены ближе друг к другу, твердые тела проводят тепло лучше, чем жидкости или газы. Это означает, что два соприкасающихся твердых материала будут передавать тепло от одного к другому лучше, чем твердое тело при контакте с газом или газ с жидкостью.

Конвекция

Когда газ или жидкость нагреваются, горячие участки материала текут и смешиваются с холодными участками. Такой вид отопления называется конвекционным .Принудительное воздушное отопление и кондиционирование воздуха являются примерами нагрева (или охлаждения) за счет конвекции.

Это эффективный способ переноса горячей (или холодной) жидкости в другое место. Конвекция передает тепло на расстояние быстрее, чем теплопроводность. Но в конечном итоге теплопроводность должна передавать тепло от газа другому объекту через молекулярный контакт.

Радиация

Третий метод передачи тепла — излучение . Теплый или горячий объект испускает инфракрасное электромагнитное излучение, которое может поглощаться другим объектом на некотором расстоянии, нагревая его.Однако передача тепла работает только в одном направлении. Вы не можете охладить объект излучением, в отличие от теплопроводности или конвекции.

Электрические обогреватели используют излучение для обогрева помещения. Если добавлен вентилятор, устройство использует как излучение, так и конвекцию для обогрева помещения.

Передача тепла излучением распространяется со скоростью света и распространяется на большие расстояния, даже в вакууме. Мы нагреваются от Солнца за счет радиационной передачи тепла.

( См. Инфракрасное излучение для получения дополнительной информации по этому вопросу.)

Резюме

Тепловая энергия может передаваться от одного конца материала к другому или от одного материала к другому посредством теплопроводности. Он также косвенно переносится конвекцией и излучением.

Атомы или молекулы передают кинетическую энергию своим соседям посредством столкновений. Когда объекты соприкасаются, тепло передается за счет теплопроводности. Жидкости и газы могут перемещать молекулы с высокой или низкой энергией в другую область посредством конвекции.Атомы могут излучать энергию, которая может возбуждать энергию удаленного атома, что приводит к передаче тепла за счет излучения.

---

Передайте свои знания другим

---

Ресурсы и ссылки

Полномочия Рона Куртуса

Сайтов

Теплопередача — Википедия

Физические ресурсы

Книги

Книги по тепловой энергии с самым высоким рейтингом

Лучшие книги по физике теплопередачи

---

Вопросы и комментарии

Есть ли у вас какие-либо вопросы, комментарии или мнения по этой теме? Если да, отправьте свой отзыв по электронной почте.Я постараюсь вернуться к вам как можно скорее.

---

Поделиться страницей

Нажмите кнопку, чтобы добавить эту страницу в закладки или поделиться ею через Twitter, Facebook, электронную почту или другие службы:

---

Студенты и исследователи

Веб-адрес этой страницы:
www.