Радиаторы и конвекторы — это теплообменники, предназначенные для передачи тепловой энергии из одной среды в другую с целью обогрева помещений.
Денисон Олмстед из Нью-Хейвена, штат Коннектикут, по-видимому, был первым человеком, который использовал термин «радиатор» для обозначения отопительного прибора в патенте 1834 года на печь с теплообменником, которая затем излучала тепло. В патенте он написал, что его изобретение было «своеобразным видом аппарата, который я называю радиатором». [1] Радиатор отопления был изобретен Францем Сан Галли в 1855 году, русским бизнесменом, родившимся в Королевстве Пруссия и проживавшим в Санкт-Петербурге . [2] [3] В конце 1800-х годов такие компании, как American Radiator Company , продвигали чугунные радиаторы вместо предыдущих конструкций из стали с целью снижения затрат и расширения рынка.
Радиатор — это устройство, которое передает тепло среде в основном посредством теплового излучения . На практике термин « радиатор » часто применяется к любому количеству устройств, в которых жидкость циркулирует по открытым трубам (часто с ребрами или другими средствами увеличения площади поверхности), несмотря на то, что такие устройства, как правило, передают тепло в основном посредством конвекции и логично могут быть названы конвекторами .
Термины «конвекционный нагреватель» и «конвектор» относятся к классу устройств, в которых источник тепла не подвергается прямому воздействию. Поскольку бытовая безопасность и подача тепла от водонагревателей поддерживают температуру относительно низкой, излучение неэффективно по сравнению с конвекцией. [ необходима цитата ]
Преимущество пара в том, что он течет по трубам под собственным давлением без необходимости в перекачке. По этой причине он был принят раньше, до того, как появились электродвигатели и насосы. Пар также гораздо легче распределять, чем горячую воду, по большим, высоким зданиям, таким как небоскребы . Однако более высокие температуры, при которых работают паровые системы, делают их изначально менее эффективными, поскольку нежелательные потери тепла неизбежно больше.
Паровые трубы и радиаторы склонны производить стучащие звуки, называемые паровым молотом . Стук создается, когда часть пара конденсируется в воду в горизонтальном участке парового трубопровода. Затем пар подхватывает воду, образует «сгусток» и с высокой скоростью швыряет ее в трубную арматуру, создавая громкий стук и сильно нагружая трубу. Это состояние обычно вызвано плохой стратегией отвода конденсата и часто вызвано усадкой зданий и последующим скоплением конденсата в трубах и радиаторах, которые больше не наклонены немного назад к котлу . [ требуется цитата ]
.JPG/1280px-Hotwater_baseboard_radiator_(2).JPG)
Радиатор горячей воды состоит из герметичного полого металлического контейнера, заполненного горячей водой из котла или другого нагревательного прибора путем подачи самотеком, насосом или естественной конвекцией . По мере того, как она отдает тепло, горячая вода охлаждается и опускается на дно радиатора и выталкивается из трубы на другом конце. Для предотвращения или минимизации стука в трубах радиатора горячей воды часто устанавливаются устройства против ударов .
В отличие от паровых или водогрейных систем, которые получают тепло от котла, электрические радиаторы вырабатывают тепло из электричества в месте расположения радиатора. Это тепло может передаваться жидкости (например, маслу) внутри радиатора. Масло циркулирует внутри радиатора посредством конвекции, которая распределяет тепло от нагревательного элемента к поверхности радиатора. Электрические радиаторы меньшего размера имеют то преимущество, что они портативны, так как их не нужно подключать к трубопроводу. Некоторые электрические радиаторы также могут использовать горячую воду; это особенность, характерная для полотенцесушителей , где радиатор использует горячую воду, когда работает система центрального отопления, но переключается на электричество, когда отопление всего здания не требуется.
Чугунные радиаторы могут использоваться с системами горячего водоснабжения или паровыми системами. Традиционные чугунные радиаторы больше не распространены в новых постройках, их в основном заменяют принудительные водяные плинтусные или панельные радиаторы, но они по-прежнему доступны.
Водяные плинтусные конвекторы (часто называемые «ребристыми радиаторами») состоят из медных труб, к которым прикреплены алюминиевые ребра для увеличения площади поверхности. Теплопроводность используется для передачи тепла от воды, циркулирующей в трубах, в металлические радиаторы или конвекторы.
Плинтусные конвекторы предназначены для нагрева воздуха в помещении с помощью конвекции для передачи тепла от радиаторов в окружающий воздух. [4] Они делают это, втягивая холодный воздух снизу, нагревая воздух, когда он проходит через ребра радиатора, и выпуская нагретый воздух сверху. Это создает конвективные петли движения воздуха в помещении. Если радиатор заблокирован сверху или снизу, это движение воздуха предотвращается, и обогреватель не будет работать. Системы плинтусного отопления иногда оснащаются подвижными крышками, чтобы жилец мог точно настраивать отопление по комнатам, подобно воздушным регистрам в центральной системе кондиционирования.
Панельные радиаторы свариваются из плоских или гофрированных стальных панелей и обычно подвешиваются к стене. Обычно они используются с системами горячего водоснабжения, но доступны также электрические версии. К панелям часто прикреплены ребра, что увеличивает площадь поверхности и, следовательно, количество тепла, которое может быть передано в воздух. Несколько панелей могут быть сложены вместе, чтобы составить один радиатор, и полученный радиатор обозначается двузначным номером типа. Первая цифра — это количество панелей, а вторая — количество наборов ребер, например, радиатор типа 21 имеет две панели с одним набором ребер между ними. Поток воздуха вокруг радиатора и между панелями осуществляется только за счет конвекции и не должен быть ограничен, чтобы радиатор достиг своей проектной производительности. Тепловая мощность панельных радиаторов регулируется путем управления потоком горячей воды с помощью ручного или термостатического клапана.
Радиаторы также могут быть изготовлены из алюминия, который является очень хорошим проводником тепла и имеет лучшую теплопроводность по сравнению со сталью. Алюминиевые радиаторы, как правило, имеют низкое содержание воды, поэтому это в сочетании с превосходными теплопроводными качествами самого металла делает алюминиевые радиаторы очень восприимчивыми к изменениям в требуемой температуре. [5]
Конвектор с вентилятором содержит теплообменник, питаемый горячей водой из системы отопления. Термостатический выключатель активирует электрический вентилятор , который продувает воздух через теплообменник, обеспечивая его циркуляцию в помещении. Его преимущества — небольшой относительный размер и равномерное распределение тепла. Недостатки — шум вентилятора и необходимость как источника тепла, так и отдельного электропитания.
Также известное как «лучистое тепло», напольное отопление использует сеть труб, трубок или нагревательных кабелей, зарытых в пол или прикрепленных под ним, чтобы тепло поднималось в комнату. Наилучшие результаты достигаются с помощью проводящих напольных материалов, таких как плитка. Большая площадь поверхности таких радиаторов размером с комнату позволяет поддерживать их всего на несколько градусов выше желаемой комнатной температуры, сводя к минимуму конвекцию . Подпольное отопление обходится дороже в новом строительстве, чем менее эффективные системы. Кроме того, его, как правило, трудно модернизировать в существующих зданиях.
Римский гипокауст использовал аналогичный принцип действия.
Радиаторы плинтусного типа — это разновидность обогревателя, которая подразумевает размещение радиаторов внутри плинтуса. Горячая вода подается по трубам через систему, обычно берется непосредственно из системы центрального отопления. [6]
Радиаторы могут снижать влажность в помещении , что может способствовать сухости кожи, снижению физического комфорта и усадке деревянного пола (например) в результате нагревания воздуха. Однако увлажнитель может использоваться для повышения влажности. [7]
радиатор 1855 года изобретен.