Приборы систем водяного отопления в разных эксплуатационных условиях

Приборы водяного отопления остаются самыми востребованными при организации систем отопления на самых разных объектах – от муниципального многоквартирного жилья любой этажности до загородных частных домов, офисных зданий и помещений, однако особенности эксплуатации в различных типах зданий накладывают дополнительные условия при выборе отопительных приборов.

Загородные дома условно можно делить на «дачные» с сезонным проживанием и дома, где жильцы находятся постоянно. Общим для таких домов является то, что тепловой комфорт в них обеспечивается с помощью автономной системы отопления, но условия эксплуатации отопительных приборов в домах с сезонным и постоянным проживанием будут разными.

Приборы в автономных системах отопления частных домов с постоянным проживанием.

Одной из особенностей автономных систем закрытого типа является то, что залитый в них теплоноситель (вода) может и не нуждаться в специальной водоподготовке. Закрытость системы препятствует дополнительному поступлению в воду кислорода воздуха и небольшую коррозию стенок приборов вызовет лишь тот кислород, который присутствовал в теплоносителе изначально. Прореагировав с металлом на контактирующей с водой поверхностью, он образует соответствующие окислы, но новой более глубокой коррозии не последует. Кроме того, частные загородные дома не бывают многоэтажными и, соответственно, давление в установленных в них системах отопления не бывает высоким. Поэтому в загородных домах или в любых частных домах, включая коттеджи, с постоянным проживанием в составе закрытой автономной системы водяного отопления возможно использование практически любых типов отопительных приборов. Однако надо оговорить некоторые особенности их установки и эксплуатации, учитывая и то, что все находится в руках хозяина дома.

Алюминиевые и биметаллические радиаторы  часто выбираются для создания системы автономного отопления. Этом способствует их привлекательный внешний вид, высокая прочность и хорошие теплотехнические характеристики – высокая теплоотдача и низкая инерционность. Однако следует помнить, что в заполненных водой алюминиевых радиаторах будет идти реакция разложения воды с выделением газообразного водорода и кислорода. Если не установить на такой прибор воздухоотводчика, он будет представлять собой «бомбу», скопление газа и повышение давления может привести к разрыву отопительного прибора. Особенно опасно скопления газов вследствие разложения воды при контакте с алюминиевыми деталями отопительных приборов во время длительных отключений системы отопления, например, на летний сезон. Образовавшаяся за лето «бомба» может сработать при пуске отопительной системы в начале отопительного сезона. Более того, может произойти вспышка при стравливании газа через воздухоотводчик, если не будут соблюдены необходимые правила безопасности. Причиной такой вспышки может стать любая искра или зажженная сигарета. Поэтому алюминиевые приборы, установленные в автономной системе отопления должны быть все оборудованы воздухоотводчиками (кран Маевского), а также следует предусмотреть автоматический воздухоотводчик для всей системы отопления, который размещается в ее высшей точке.

Автоматический воздухоотводчик, установленный на алюминиевом радиаторе

Вышесказанное касается и неполнобиметаллических (полубиметаллических) радиаторов, у которых из стали выполняются только вертикальные каналы внутри алюминиевых секций, а горизонтальный коллектор остается алюминиевым. Такая конструкция повышает прочностные характеристики прибора, но процесс газообразования при контакте воды с алюминиевыми поверхностями все равно имеет место.

Чувствительны алюминиевые и неполнобиметаллические модели радиаторов к кислотности водяного теплоносителя. Оптимальное значение pH рабочей жидкости в системе отопления с алюминиевыми радиаторами составляет 7–8 (для приборов с внутренним антикоррозионным покрытием pH может варьироваться в пределах 5–10). Несоблюдение этих требований приводит к быстрой коррозии стенок, и особенно резьбы в местах соединения приборов. Это в свою очередь приводит к протечкам. Опасны для алюминия и твёрдые частицы в составе теплоносителя, они могут разрушить слой окисла, образующийся на контактирующей с водой поверхности металла и защищающего его от дальнейшей коррозии. Поэтому в системах отопления, оборудованных алюминиевыми радиаторами, рекомендуется устанавливать грязевики и фильтры.

Электрохимическая активность алюминия, то есть способность образовывать при контакте с некоторыми другими металлами гальванические пары, также один из факторов, из-за которого возникают некоторые требования к правилам монтажа этих приборов. Так широко используемая в сантехнических системах медь, стоит в ряду напряжения металлов много после алюминия и обладает стандартным электродным потенциалом противоположного знака. Чтобы не допустить непосредственного контакта алюминия и меди рекомендуется использования чугунных, бронзовых или латунных переходников. Для уменьшения опасности коррозии в месте присоединения алюминиевого радиатора к стальной трубе также рекомендуется применять оцинкованные, кадмированные или чугунные проходные пробки.

Использование в качестве теплоносителя гликолевого антифриза решает практически все вышеперечисленные проблемы с алюминиевыми и неполнобиметаллическими радиаторами. И в любом случае именно замкнутые автономные системы отопления частных домов образуют рыночную нишу алюминиевых и неполнобиметаллических моделей, являясь наиболее приоритетным местом их употребления. Впрочем, как уже говорилось выше, в таких системах могут устанавливаться практически все типы отопительных приборов водяного отопления и все они будут иметь свои преимущества и свои недостатки.

Чугунные отопительные приборы – еще один тип, который используется в автономных системах отопления наиболее долго и в то же время успешно. Чугунные радиаторы (рис. 5) отличаются очень высокой устойчивостью к коррозии.  При разливке чугуна на его поверхности образуется особенно прочный слой с повышенным содержанием кремния, это и объясняет, даже без дополнительной обработки, стойкость чугуна к коррозии, в том числе к повреждающему действию твердых частиц, присутствующих в теплоносителе. Поэтому чугунные модели могут использоваться в системах с плохой подготовкой воды (повышенная агрессивность, загрязненность, кусочки окалины).

Чугунный радиатор

При этом чугун довольно хрупкий материал, однако изготовленные из него модели радиаторов, выдерживают рабочее давление до 10 бар и уязвимы только при существенных гидроударах, которые в частном секторе малоэтажных домов практически не случаются.

К недостаткам чугунных приборов традиционно относят большой вес и большую тепловую инерционность, которая затрудняет применение на них автоматической терморегулирующей арматуры. Однако современные модели с уменьшенной емкостью секций удается эффективно регулировать с использованием термостатов. Современные технологии позволяют выпускать чугунные радиаторы-конвекторы привлекательного внешнего вида, на рынке присутствуют даже дизайн-модели.

Терморегулирующая арматура на чугунном радиаторе

Стальные отопительные приборы представлены разнообразием типов – секционные, трубчатые и панельные, также к ним можно отнести и конвекторы-радиаторы (о соотношении конвекционной и радиационной составляющей в теплоотдаче отопительного прибора мы подробно писали в прошлом номере), у которых трубка теплообменника изготовлена из нержавеющей стали.

Трубчатые и секционные стальные радиаторы внешне похожи, хотя конструктивно различаются – в трубчатых секции как таковые отсутствуют, а трубки соединены двумя монолитными коллекторами. Наиболее прочными из стальных радиаторов являются трубчатые приборы, они выпускаются на рабочее давление 10–15 атм. Их главный недостаток невысокая коррозионная устойчивость, однако в закрытых автономных системах допускается устанавливать стальные трубчатые радиаторы даже с тонкими стенками толщиной до 1,25 мм. В низкотемпературном комфортном отоплении они заняли нишу дизайн-приборов.

Трубчатый радиатор установленный под окном

Стальные панельные радиаторы широко применяются при малоэтажном строительстве и хорошо подходят для использования в частных загородных домах и коттеджах с закрытыми системами отопления. Их преимущества – хорошая теплопроводность, небольшой вес и низкая тепловая инерция. Особенно уместны они при двухтрубной системе отопления, которой отдают предпочтение в коттеджном строительстве. Они представлены на рынке очень широким ассортиментом типов и типоразмеров, что позволяет создавать системы любой мощности необходимой для создания теплового комфорта. В том числе и в домах с не самой лучшей теплоизоляцией ограждающих конструкций.

Стальной панельный радиатор

Однако именно в частном секторе сегодня все больше уделяется внимания строительству домов с малыми теплопотерями, характеризующихся как раз хорошей теплоизоляцией ограждающих конструкций, применением энергосберегающих стеклопакетов в светопрозрачных конструкциях. В таких энергосберегающих домах устанавливаются низкотемпературные системы отопления, температура теплоносителя в которых не превышает 70 °С (обычно 50–55°С), а разность температур теплоносителя в прямой и обратной линиях –14 °С.  В низкотемпературных системах отопления требуется использовать приборы с низкой тепловой инерцией, имеющие повышенный теплосъем с единицы поверхности или большую ее площадь, которая в значительной степени определяется габаритными размерами (длиной и высотой) радиатора или количеством секций прибора.

Радиаторы, рассчитанные на применение в низкотемпературных системах отопления, могут также иметь более развитые и сложные поверхности теплообмена. Многорядные (с несколькими панелями) радиаторы хорошо подходят для эксплуатации в низкотемпературных системах отопления.

Загородные дома характеризуются обычно большей площадью помещений, по сравнению с квартирами в муниципальном секторе многоквартирных домов. Соответственно появляются большие возможности в размещении мебели и отопительных приборов. При низкотемпературных системах отопления в таких помещениях возможен обогрев с помощью системы плинтусных радиаторов, расположенных по периметру, что создает особенно благоприятный для пользователя тепловой комфорт

Удобны для низкотемпературных систем и конвекторы, в том числе модели, встраиваемые в пол. Но при использовании встраиваемых в пол конвекторов нельзя забывать о соблюдении особенностей установки. Так при размещении их под окнами, нужно соблюдать не только правило перекрытия 2/3 длины оконного проема, но и конвектор должен быть установлен так, чтобы его нагревательный элемент располагался со стороны окна (рис. 12). Если же нагревательный элемент будет располагаться со стороны помещения, возможны потери до 15-20 % мощности. Значительно увеличить эффективность теплосъема позволяет режим принудительной конвекции.

Монтаж встраиваемого в пол конвектора

Именно в частных домах с автономными системами отопления и, прежде всего, низкотемпературными возможно и часто оправдано применение также систем водяного «теплого пола» и панельного отопления, однако в этом случае все же правильнее говорить о конструктивных элементах систем, а не собственно о приборах.

Приборы водяного отопления в системах отопления дачных домов с сезонным проживанием

Основная особенность водяной отопительной системы в доме с сезонным проживанием заключается в том, что при отъезде жильцов на холодное время года теплоноситель сливается из системы, а при необходимости ее запуска система снова заполняется. Таким образом в трубопроводы и приборы системы отопления регулярно поступают новые порции кислорода, что значительно увеличивает коррозионную агрессивность теплоносителя. В таких системах использовать тонкостенные стальные отопительные приборы, как и алюминиевые и полубиметаллические модели не рекомендуется. Их стенки будут подвержены коррозии и в скором времени приборы выйдут из строя с образованием протечек.

Лучше использовать в таких системах отопления чугунные модели радиаторов и полимерные трубы. Важно соблюдать при сливе воды из системы условие полного опустошения не только приборов, но и трубопроводов. В противном случае провисшие трубы приведут к образованию воздушных пробок в системе.

Кроме чугунных приборов в таких системах возможно использование конвекторов, у которых стенки теплообменника – трубка с оребрением – выполнены из меди или нержавеющей стали.

Алюминиевые приборы и стальные с тонкими стенками использовать в таких системах не допускается.

Приборы водяного отопления в многоквартирных домах муниципального сектора жилья

В данном случае многое будет зависеть от этажности зданий, в которых должны быть установлены радиаторы. 

Стальные панельные радиаторы формируются из двух отштампованных листов. Такие радиаторы чувствительны к гидравлическим ударам. Рабочее давление, на которые рассчитаны эти приборы, обычно не превышает 8–10 бар. Благодаря широкому ассортименту типов этих приборов и их теплотехническим характеристикам эти приборы удобны для использования в многоквартирных домах, однако сфера их применения ограничивается этажностью. Стальные панельные радиаторы нельзя использовать в зданиях с этажностью выше 12 этажей.  При давлении выше 12 атм и высокой температуре теплоносителя такие приборы начинают «дышать» – изменять форму и не всегда возвращаются к исходной.

Неустойчивостью к сильным гидравлическим ударам ограничивается и сфера применения в многоквартирных домах чугунных радиаторов, их также нельзя использовать в многоэтажных зданиях.

Наиболее удачно соответствуют эксплуатационным условиям в многоэтажных домах стальные трубчатые радиаторы с толстой стенкой, конвекторы, а также полнобиметаллические радиаторы. В частности, на рынке присутствуют биметаллические модели, которые характеризуется рабочим давлением - 40 атм., давлением опрессовки – 60 атм, и максимальной температурой теплоносителя – 130оС. Выпускаются и поступают на рынок и алюминиевые радиаторы, которые также рассчитаны на эксплуатацию при высоком давлении и могут устанавливаться в многоэтажных домах. Однако в данном случае их применению может препятствовать плохое качество теплоносителя в центральной системе отопления, которое будет приводить к высокой коррозии. Это фактор также следует учитывать при выборе отопительных приборов.