Легенда о радиаторах. Эпизод 1.
Добрый день, уважаемый читатель.
Радиа́тор (новолат. radiātor — «излучатель») — устройство для рассеивания тепла в воздухе (излучением и конвекцией), воздушный теплообменник. (не секрет – материал из Wiki).
То, что нас интересует, называется именно - радиатор отопления.
Радиатор отопления — конвективно-радиационный отопительный прибор, состоящий из отдельных, обычно колончатых элементов —секций — с внутренними каналами, внутри которых циркулирует теплоноситель (традиционно — вода). Тепло от радиатора отводится излучением, конвекцией и теплопроводностью (если прислониться нужной частью тела – авт.)
Зачем я привел данные определения?
А для того, чтобы стало ясно – радиатор отопления – прибор, параметры работы которого и эффективность подчиняется законам термодинамики.
Конкретизирую – тепло от Вашего котла дойдет до Вас только тогда, когда при выборе и монтаже радиаторов будут учтены факторы ВСЕЙ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ, а не цена, форма, материал... одних только радиаторов.
По-порядку:
Материал изготовления радиатора отопления. Тема достаточно подробно раскрыта в сетевых ресурсах. Общая обзорная статья по выбору материала радиатора отопления – здесь. Главное что отмечу: то, из чего изготовлен радиатор – это характеристика технологии производства (литье, штамповка и т.д.) – а это – толщина металла – как следствие - сочетание теплопроводности и массы дает нам понятие тепловой инерционности прибора. Почему это важно?
Современные строительные нормы (ДБНы) имеют достаточно четкое требование к возможности регулировки системы отопления – корректировки теплового потока в зависимости от текущих температурных условий; а все (большинство) современные котлы оснащены автоматикой для корректировки мощности.
Регулировка систем отопления с чугунными радиаторами и стальными выглядит по-разному.
Теперь конкретика, которую обещал (больно-сложно, но необходимо):
Расчет по тепловой инерционности радиаторов.
Чугунный радиатор МС-140 (наш любимец):
масса секции = 6,2 кг.
теплоемкость чугуна = 540 Дж/(кг*С).
масса воды в секции = 1,35 кг.
теплоемкость воды = 4187 Дж/(кг*С).
Что в итоге имеем: запас «теплоты» в секции чугунного радиатора равен 9000 Дж на 1оС остывания.
Стальной радиатор
Тип22 — две панели, конвекторов два (самый распространенный).
Возьмем модель на 1745 Вт (при температуре 75/65/20) с размерами: Д 1100 мм, В 400 мм, Г 100 мм.
масса стального радиатора = 26,81 кг.
теплоемкость стали = 460 Дж/(кг*С).
масса воды = 4,84 кг.
теплоемкость воды = 4187 Дж/(кг*С).
Т.о. для данного радиатора запас «теплоты» на 1оС остывания составит = 32 497 Дж.
Справедливости ради приравняем условия – чугунный радиатор (не секция, а именно радиатор) на 1745 Вт мощности будет состоять приблизительно из 1745/170=10 секций.
Соответственно запас, полученный ранее умножаем на 10 = 9000*10=90 000 Дж на 1оС остывания.
Что имеем в итоге:
Запас тепловой энергии при прочих равных условиях:
Чугунный радиатор 90 000 Дж на 1оС остывания
Стальной радиатор 32 497 Дж на 1оС остывания
Т.е. остывать (нагреваться) чугунный радиатор будет в 3 раза дольше! (при прочих равных условиях – авт.)
Например:
температурный режим 75/65/20;
теплопотери помещения (условно) 1745 Вт;
Таким образом для номинальной работы радиатора он может остыть на 10оС.
Чугунный радиатор: 90 000*10= 900 000 Дж.
Стальной радиатор: 32 497*10= 324 970 Дж.
Время остывания (и нагрева) соответственно:
8,5 мин. - чугун
3 мин. - сталь
После этого радиатор также будет остывать, отдавая тепло, но уже с другой мощностью/эффективностью, соответственно температура в помещении начнет падать.
По предварительным данным – снижение температурного режима системы отопления, т.е. переход от 90/70/20 к 75/65/20 или далее к 65/55/20 – не показывает разницы между чугунным радиатором и стальным:
1600 Вт – 1300 Вт – 980 Вт соответственно для обоих типов радиаторов, т.е. их эффективность при различных температурах теплоносителя – одинаковая.
Хорошо это или плохо – это вопрос уже не столько к радиатору, а к системе отопления в целом, котлу, объему теплоносителя в системе, автоматике («ручная»; мехатроника; электроника – локальная или погодозависимая и т.д.), ну и естественно наличию резерва и частоте колебаний/перебоев в подаче теплоносителя нужных параметров.
На требуемую температуру теплоносителя выбор материала радиатора НЕ ВЛИЯЕТ (см. паспортные характеристики радиаторов – они все для условий 90/70/20 – номинал).
Резюме:
Чугун – не «плохо» и не «хорошо».
Если в доме в качестве основного генератора тепла – твердотопливный котел, с его гистерезисом разогрева/остывания и циклами загрузки, и нет погодозависимой автоматики с гибкими настройками («дома»; «дежурный режим», «выходные» и т.д.) – то чугунные батареи это в принципе оптимальный вариант.
Однако при более глубоких циклах остывания/нагрева – в крайнем случае «старт» системы – применение чугунных батарей чревато перерасходом энергоносителя на начальный разогрев системы – соответственно на 200% больше чем для стальных.
Если же речь идет об индивидуальной системе отопления (коттедж), наличию продвинутой автоматики и современных регулируемых котлов – то естественно, что большая тепловая инерционность системы это «минус», и настоятельно рекомендовано установить «не чугунные» радиаторы.
P.S.
Болезненная тема с установкой нового котла в «старую, чугунную» систему отопления я разберу отдельно.
