Биметаллические радиаторы для обогрева жилых помещений
В большинстве стран мира принята двухтрубная система отопления, подразумевающая параллельное подсоединение отопительных приборов: по одной трубе теплоноситель подводится, по второй — отводится. В России системы подвода теплоносителя остаются однотрубными и требуют использования труб большого диаметра при последовательном подсоединении отопительных приборов. Для эффективного функционирования по системе прокачивается большое количество теплоносителя в единицу времени, что приводит к необходимости использовать высокое давление и температуру. Расчетная температура теплоносителя в российских отопительных системах составляет 105°С, давление рекомендуется поддерживать на уровне 10 атм. При этом в централизованных системах нередки гидравлические удары, например, при пуске насосного оборудования, когда давление может возрастать в 1,5-2 раза.
Единственным документом, регламентирующим качество воды в системах теплоснабжения, являются "Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей РФ". В соответствии с данными правилами величина рН (водородный показатель) регламентируется в пределах 8,5-9,5. Для многих марок радиаторов, в частности, алюминиевых, значение рН не должно превышать 8, поэтому они зачастую не выдерживают нескольких лет эксплуатации в российских условиях. Кроме того, теплоноситель в этих системах содержит повышенное количество нерастворимых взвешенных частиц (оксиды железа, кальция, песка, солей и т.п.), которые повреждают внутренние поверхности труб и отопительных приборов. Вредным фактором для работоспособности отопительной системы является высокое содержание кислорода, что обусловлено использованием открытых расширительных баков в системе.
До последнего времени в домах с централизованным отоплением в России традиционно использовались чугунные секционные радиаторы. Основное их преимущество заключалось в возможности использования в однотрубных открытых системах. Чугунные радиаторы дают возможность сколь угодно часто опорожнять систему, сливая из них воду. Они высокостойки к коррозии, в том числе в средах с абразивными частицами. Однако чугун является хрупким материалом, поэтому для чугунных радиаторов опасны гидравлические удары. Кроме того, из-за особенностей чугунного литья в материале могут образовываться трещины и поры, которые достаточно быстро приведут к протечкам и засорению. Поэтому чугунные радиаторы имеют невысокие показатели прочности, а рабочее давление для них не должно превышать 9 атм. И, наконец, чугунные радиаторы имеют большую тепловую инерционность: прибор долго разогревается и так же долго остывает. Из-за этого они плохо поддаются регулировке радиаторными и комнатными термостатами.
У чугунных радиаторов с точки зрения соответствия специфике российских систем отопления есть альтернатива — биметаллические радиаторы. Конструктивно это стальные водопроводящие каналы внутри алюминиевой "рубашки" со сложным оребрением, расположенным таким образом, чтобы обеспечить эффективную теплоотдачу как излучением, так и конвекцией проходящего воздуха. Какие же основные технические показатели прибора определяют его высокие эксплуатационные характеристики — в первую очередь, надежность и эффективность? Очевидно, что надежность отопительного прибора определяется как способность выполнять заданные функции на протяжении длительного времени в существующих условиях эксплуатации, а его эффективность зависит от возможности надежной эксплуатации при заданных функциональных параметрах.
Надежность радиатора определяется, в первую очередь, его герметичностью, которая непосредственно связана с прочностью материала секции и прочностью узла соединения секций. Только в московских эксплуатационных службах ежедневно регистрируется порядка 1000 протечек отопительных приборов, при этом нанесенный ущерб от одной протечки в среднем оценивается в 20-25 тысяч российских рублей. Прочность материала биметаллических радиаторов существенно превышает возможные пиковые давления в тепловой сети за счет того, что тонкостенная оребренная часть секции подкреплена стальной трубой, а коллектор, даже выполненный только из алюминиевого сплава, имеет достаточно толстую стенку. Такая конструкция выдерживает давление свыше 100 МПа, о чем, кстати, и сообщается в паспортных данных большинства биметаллических радиаторов. Наименее прочным местом такого радиатора является резьбовое соединение секций. Здесь прочность обусловлена качеством профиля резьбы в коллекторе секции и на ниппеле, а также качеством межсекционной прокладки.
Контроль качества по указанному показателю осуществляется опрессовкой радиатора в сборе при давлении, в 1,5 раза превышающем допустимое рабочее давление. Обычно рабочее давление принимается в интервале 15-20 атм, а давление опрессовки — 24-30 атм, что соответствует давлению в системах отопления многоэтажных домов массовой застройки. Однако стопроцентный контроль по этому показателю не обеспечивает практически стопроцентную надежность радиатора. На практике процент протечек новых радиаторов достаточно велик. Это связано, в первую очередь, с тем, что процесс нанесения защитно-декоративного покрытия на радиаторы осуществляется после сборки и испытаний на герметичность. Неизбежный этап этого процесса — нагрев до температуры 180°С. В результате возможна усадка прокладок (худший случай — потеря функциональных свойств прокладки в результате перегрева), поэтому радиатор требует дополнительной протяжки межсекционных ниппелей. После этого необходима повторная опрессовка радиатора, однако большинство производителей повторных испытаний на герметичность не проводят.
Эффективность биметаллического радиатора определяется рядом функциональных характеристик. Важнейшей для потребителя является номинальный тепловой поток (или теплоотдача). По сравнению с другими классами радиаторов алюминиевые и биметаллические имеют неоспоримое преимущество. Показатели теплоотдачи разных моделей различны за счет конструктивных особенностей. Математическое моделирование, проведенное совместно со специалистами энергетического факультета Миланского политехнического университета под руководством профессора Р. Маркези, показало, что оптимизация теплового потока возможна при правильном выборе сечений теплоотдающих ребер секции радиатора, при этом стремление к минимальной толщине ореберения не всегда оправдано. Иными словами, существует некоторая оптимальная удельная масса радиатора, обеспечивающая наибольший тепловой поток при данной конструкции секции.
Результаты упомянутых исследований нашли практическое применение при разработке конструкции биметаллического радиатора Rifar. Радиаторы Rifar — это новая серия биметаллических секционных радиаторов, идеально подходящих для эксплуатации в России и странах СНГ как в автономных, так и в централизованных системах отопления многоэтажных домов. Они предназначены для работы в системах отопления с максимальной температурой теплоносителя 110°С. Высокая теплоотдача позволяет быстро нагревать воздух в помещении (теплоотдача одной секции данного радиатора при нормированных условиях составляет более 200 Вт). Малая инерционность, которая достигается за счет малого объема теплоносителя (0,2 л в секции) и высокого оребрения теплоотдающей поверхности, обеспечивает эффективное терморегулирование. Специалисты компании нашли удачное решение проблемы защиты узлов соединения секций радиаторов антикоррозионным покрытием, благодаря чему допускается эксплуатация радиаторов Rifar при повышенных значениях рН (до 9-11). Неоспоримое преимущество биметаллических радиаторов компании — их дизайн. Элегантная конструкция прекрасно вписывается в любой интерьер. При этом долговечное защитно-декоративное покрытие по заказу может быть окрашено в любой цвет. Что касается ценового фактора, то стоимость 1 кВт тепловой мощности биметаллического радиатора сопоставима со стоимостью тепловой мощности российских моделей чугунных радиаторов.
Основные рекомендации потребителям биметаллических радиаторов:
— Монтаж радиаторов должен осуществляться специалистом-сантехником, имеющим специальную лицензию. Кроме того, замена или установка нового отопительного прибора считается переоборудованием системы, поэтому следует получить разрешение в ДЭЗе (ЖЭСе), а также не забыть сделать официальную отметку в паспорте радиатора.
— Обязательным требованием является установка запорно-регулирующих вентилей на подводящем и обратном трубопроводах, а также установка на каждом радиаторе клапана выпуска воздуха. В однотрубных системах отопления перед радиатором должен быть установлен перепускной трубопровод-перемычка (байпас).
— Перекомпоновку радиатора с целью уменьшения или увеличения числа секций могут проводить только специалисты компаний, прошедших сертификацию у производителя, с использованием оригинальных комплектующих. Максимальное число секций в одном радиаторе не должно превышать 14. При перекомпоновке необходимо обезжирить резьбу коллектора радиатора и ниппеля, нанести на резьбу коллектора тонкий слой (15-20 мкм) герметика, сразу (в течение 10 минут) собрать секции с использованием новой прокладки и с помощью специального ключа. После этого необходимо опрессовать радиатор избыточным давлением 3,0 МПа (30 кг/см2). Опрессовка воздухом с целью проверки на герметичность может производиться сразу после перекомпоновки, опрессовка жидкостью — только через 48 часов. Использование радиатора по назначению может осуществляться только через 48 часов после перекомпоновки.
— Необходимо обращать внимание на то, чтобы радиатор в течение всего периода эксплуатации был заполнен теплоносителем. При необходимости нужно удалить воздух из верхнего коллектора с помощью воздухоотводного клапана. Воздухоотводный клапан следует устанавливать только на верхнем присоединительном отверстии.
Подготовил Вячеслав ГИЛЕВИЧ
Единственным документом, регламентирующим качество воды в системах теплоснабжения, являются "Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей РФ". В соответствии с данными правилами величина рН (водородный показатель) регламентируется в пределах 8,5-9,5. Для многих марок радиаторов, в частности, алюминиевых, значение рН не должно превышать 8, поэтому они зачастую не выдерживают нескольких лет эксплуатации в российских условиях. Кроме того, теплоноситель в этих системах содержит повышенное количество нерастворимых взвешенных частиц (оксиды железа, кальция, песка, солей и т.п.), которые повреждают внутренние поверхности труб и отопительных приборов. Вредным фактором для работоспособности отопительной системы является высокое содержание кислорода, что обусловлено использованием открытых расширительных баков в системе.
До последнего времени в домах с централизованным отоплением в России традиционно использовались чугунные секционные радиаторы. Основное их преимущество заключалось в возможности использования в однотрубных открытых системах. Чугунные радиаторы дают возможность сколь угодно часто опорожнять систему, сливая из них воду. Они высокостойки к коррозии, в том числе в средах с абразивными частицами. Однако чугун является хрупким материалом, поэтому для чугунных радиаторов опасны гидравлические удары. Кроме того, из-за особенностей чугунного литья в материале могут образовываться трещины и поры, которые достаточно быстро приведут к протечкам и засорению. Поэтому чугунные радиаторы имеют невысокие показатели прочности, а рабочее давление для них не должно превышать 9 атм. И, наконец, чугунные радиаторы имеют большую тепловую инерционность: прибор долго разогревается и так же долго остывает. Из-за этого они плохо поддаются регулировке радиаторными и комнатными термостатами.
У чугунных радиаторов с точки зрения соответствия специфике российских систем отопления есть альтернатива — биметаллические радиаторы. Конструктивно это стальные водопроводящие каналы внутри алюминиевой "рубашки" со сложным оребрением, расположенным таким образом, чтобы обеспечить эффективную теплоотдачу как излучением, так и конвекцией проходящего воздуха. Какие же основные технические показатели прибора определяют его высокие эксплуатационные характеристики — в первую очередь, надежность и эффективность? Очевидно, что надежность отопительного прибора определяется как способность выполнять заданные функции на протяжении длительного времени в существующих условиях эксплуатации, а его эффективность зависит от возможности надежной эксплуатации при заданных функциональных параметрах.
Надежность радиатора определяется, в первую очередь, его герметичностью, которая непосредственно связана с прочностью материала секции и прочностью узла соединения секций. Только в московских эксплуатационных службах ежедневно регистрируется порядка 1000 протечек отопительных приборов, при этом нанесенный ущерб от одной протечки в среднем оценивается в 20-25 тысяч российских рублей. Прочность материала биметаллических радиаторов существенно превышает возможные пиковые давления в тепловой сети за счет того, что тонкостенная оребренная часть секции подкреплена стальной трубой, а коллектор, даже выполненный только из алюминиевого сплава, имеет достаточно толстую стенку. Такая конструкция выдерживает давление свыше 100 МПа, о чем, кстати, и сообщается в паспортных данных большинства биметаллических радиаторов. Наименее прочным местом такого радиатора является резьбовое соединение секций. Здесь прочность обусловлена качеством профиля резьбы в коллекторе секции и на ниппеле, а также качеством межсекционной прокладки.
Контроль качества по указанному показателю осуществляется опрессовкой радиатора в сборе при давлении, в 1,5 раза превышающем допустимое рабочее давление. Обычно рабочее давление принимается в интервале 15-20 атм, а давление опрессовки — 24-30 атм, что соответствует давлению в системах отопления многоэтажных домов массовой застройки. Однако стопроцентный контроль по этому показателю не обеспечивает практически стопроцентную надежность радиатора. На практике процент протечек новых радиаторов достаточно велик. Это связано, в первую очередь, с тем, что процесс нанесения защитно-декоративного покрытия на радиаторы осуществляется после сборки и испытаний на герметичность. Неизбежный этап этого процесса — нагрев до температуры 180°С. В результате возможна усадка прокладок (худший случай — потеря функциональных свойств прокладки в результате перегрева), поэтому радиатор требует дополнительной протяжки межсекционных ниппелей. После этого необходима повторная опрессовка радиатора, однако большинство производителей повторных испытаний на герметичность не проводят.
Эффективность биметаллического радиатора определяется рядом функциональных характеристик. Важнейшей для потребителя является номинальный тепловой поток (или теплоотдача). По сравнению с другими классами радиаторов алюминиевые и биметаллические имеют неоспоримое преимущество. Показатели теплоотдачи разных моделей различны за счет конструктивных особенностей. Математическое моделирование, проведенное совместно со специалистами энергетического факультета Миланского политехнического университета под руководством профессора Р. Маркези, показало, что оптимизация теплового потока возможна при правильном выборе сечений теплоотдающих ребер секции радиатора, при этом стремление к минимальной толщине ореберения не всегда оправдано. Иными словами, существует некоторая оптимальная удельная масса радиатора, обеспечивающая наибольший тепловой поток при данной конструкции секции.
Результаты упомянутых исследований нашли практическое применение при разработке конструкции биметаллического радиатора Rifar. Радиаторы Rifar — это новая серия биметаллических секционных радиаторов, идеально подходящих для эксплуатации в России и странах СНГ как в автономных, так и в централизованных системах отопления многоэтажных домов. Они предназначены для работы в системах отопления с максимальной температурой теплоносителя 110°С. Высокая теплоотдача позволяет быстро нагревать воздух в помещении (теплоотдача одной секции данного радиатора при нормированных условиях составляет более 200 Вт). Малая инерционность, которая достигается за счет малого объема теплоносителя (0,2 л в секции) и высокого оребрения теплоотдающей поверхности, обеспечивает эффективное терморегулирование. Специалисты компании нашли удачное решение проблемы защиты узлов соединения секций радиаторов антикоррозионным покрытием, благодаря чему допускается эксплуатация радиаторов Rifar при повышенных значениях рН (до 9-11). Неоспоримое преимущество биметаллических радиаторов компании — их дизайн. Элегантная конструкция прекрасно вписывается в любой интерьер. При этом долговечное защитно-декоративное покрытие по заказу может быть окрашено в любой цвет. Что касается ценового фактора, то стоимость 1 кВт тепловой мощности биметаллического радиатора сопоставима со стоимостью тепловой мощности российских моделей чугунных радиаторов.
Основные рекомендации потребителям биметаллических радиаторов:
— Монтаж радиаторов должен осуществляться специалистом-сантехником, имеющим специальную лицензию. Кроме того, замена или установка нового отопительного прибора считается переоборудованием системы, поэтому следует получить разрешение в ДЭЗе (ЖЭСе), а также не забыть сделать официальную отметку в паспорте радиатора.
— Обязательным требованием является установка запорно-регулирующих вентилей на подводящем и обратном трубопроводах, а также установка на каждом радиаторе клапана выпуска воздуха. В однотрубных системах отопления перед радиатором должен быть установлен перепускной трубопровод-перемычка (байпас).
— Перекомпоновку радиатора с целью уменьшения или увеличения числа секций могут проводить только специалисты компаний, прошедших сертификацию у производителя, с использованием оригинальных комплектующих. Максимальное число секций в одном радиаторе не должно превышать 14. При перекомпоновке необходимо обезжирить резьбу коллектора радиатора и ниппеля, нанести на резьбу коллектора тонкий слой (15-20 мкм) герметика, сразу (в течение 10 минут) собрать секции с использованием новой прокладки и с помощью специального ключа. После этого необходимо опрессовать радиатор избыточным давлением 3,0 МПа (30 кг/см2). Опрессовка воздухом с целью проверки на герметичность может производиться сразу после перекомпоновки, опрессовка жидкостью — только через 48 часов. Использование радиатора по назначению может осуществляться только через 48 часов после перекомпоновки.
— Необходимо обращать внимание на то, чтобы радиатор в течение всего периода эксплуатации был заполнен теплоносителем. При необходимости нужно удалить воздух из верхнего коллектора с помощью воздухоотводного клапана. Воздухоотводный клапан следует устанавливать только на верхнем присоединительном отверстии.
Подготовил Вячеслав ГИЛЕВИЧ
Строительство и недвижимость. Статья была опубликована в номере 42 за 2004 год в рубрике материалы и технологии
