От батареи тепло передается путем. Расчет теплоотдачи батарей отопления. Что нужно зноть о теплоотдаче

Назад Вперёд

Внимание! Предварительный просмотр слайдов используется исключительно в ознакомительных целях и может не давать представления о всех возможностях презентации. Если вас заинтересовала данная работа, пожалуйста, загрузите полную версию.

Цели урока:

• Познакомить учащихся с видами теплопередачи.
• Формировать умение объяснять теплопроводность тел с точки зрения строения вещества; уметь анализировать видеоинформацию; объяснять наблюдаемые явления.

Тип урока: комбинированный урок.

Демонстрации:

1. Перемещение тепла по металлическому стержню.
2. Видео демонстрация эксперимента по сравнению теплопроводности серебра, меди и железа.
3. Вращение бумажной вертушки над включенной лампой или плиткой.
4. Видео демонстрация возникновения конвекционных потоков при нагревании воды с марганцовкой.
5. Видео демонстрация по излучению тел с темной и светлой поверхностью.

ХОД УРОКА

I. Организационный момент

II. Сообщение темы и целей урока

На предыдущем уроке вы узнали, что внутреннюю энергию можно изменить путем совершения работы или теплопередачей. Сегодня на уроке мы рассмотрим, как происходит изменение внутренней энергии теплопередачей.
Попробуйте объяснить значение слова «теплопередача» (слово «теплопередача» подразумевает передачу тепловой энергии). Существует три способа передачи теплоты, но называть их я не буду, вы сами их назовете, когда решите ребусы.

Ответы: теплопроводность, конвекция, излучение.
Познакомимся с каждым видом теплопередачи отдельно, и пусть девизом нашего урока станут слова М.Фарадея: «Наблюдать, изучать, работать».

III. Изучение нового материала

1. Теплопроводность

Ответьте на вопросы: (слайд 3)

1. Что произойдет, если в горячий чай опустим холодную ложку? (Через некоторое время она нагреется).
2. Почему холодная ложка нагрелась? (Чай отдал часть своего тепла ложке, а часть окружающему воздуху).
Вывод: Из примера ясно, что тепло может передаваться от тела, более нагретого к телу менее нагретому (от горячей воды к холодной ложке). Но энергия передавалась и по самой ложке – от ее нагретого конца к холодному.
3. В результате чего происходит перенос тепла от нагретого конца ложки к холодному? (В результате движения и взаимодействия частиц)

Нагревание ложки в горячем чае - пример теплопроводности.

Теплопроводность – перенос энергии от более нагретых участков тела к менее нагретым, в результате теплового движения и взаимодействия частиц.

Проведем опыт:

Закрепим конец медной проволоки в лапке штатива. Воском к проволоке прикреплены гвоздики. Будем нагревать свободный конец проволоки свечей или на пламени спиртовки.

Вопросы: (слайд 4)

1. Что наблюдаем? (Гвоздики начинают постепенно один за другим отпадать, сначала те, которые ближе к пламени).
2. Как происходит передача тепла? (От горячего конца проволоки к холодному).
3. Как долго будет происходить передача тепла по проволоке? (Пока проволока вся не нагреется, т. е пока температура во всей проволоке не выровняется)
4. Что можно сказать про скорость движения молекул на участке, расположенном ближе к пламени? (Скорость движения молекул увеличивается)
5. Почему нагревается следующий участок проволоки? (В результате взаимодействия молекул скорость движения молекул на следующем участке также увеличивается и температура данной части возрастает)
6. Влияет ли расстояние между молекулами на скорость передачи тепла? (Чем меньше расстояние между молекулами, тем с большей скоростью идет перенос тепла)
7. Вспомните расположение молекул в твердых телах, жидкостях и газах. В каких телах процесс переноса энергии будет происходить быстрее? (Быстрее в металлах, затем в жидкостях и газах).

Посмотрите демонстрацию эксперимента и подготовьтесь ответить на мои вопросы.

Вопросы: (слайд 5)

1. По какой пластине теплота распространяется быстрее, а по какой медленнее?
2. Сделайте вывод о теплопроводности данных металлов. (Лучшая теплопроводность у серебра и меди, несколько хуже у железа)

Обратите внимание, что при передаче тепла в данном случае переноса тела не происходит.

Плохой теплопроводностью обладают шерсть, волосы, перья птиц, бумага, пробка и другие пористые тела. Это связано с тем, что между волокнами этих веществ содержится воздух. Самой низкой теплопроводностью обладает вакуум (освобожденное от воздуха пространство).

Запишем основные особенности теплопроводности: (слайд 7)

• в твердых телах, жидкостях и газах;
• само вещество не переносится;
• приводит к выравниванию температуры тела;
• разные тела – разная теплопроводность

Примеры теплопроводности : (слайд 8)

1. Снег - пористое, рыхлое вещество, в нем содержится воздух. Поэтому снег обладает плохой теплопроводностью и хорошо защищает землю, озимые посевы, плодовые деревья от вымерзания.
2. Кухонные прихватки сшиты из материала, который обладает плохой теплопроводностью. Ручки чайников, кастрюль делают из материалов обладающих плохой теплопроводностью. Все это защищает руки от ожогов, при прикосновении к горячим предметам.
3. Вещества с хорошей теплопроводностью (металлы) используют для быстрого нагревания тел или деталей.

2. Конвекция

Отгадайте загадки:

1) Загляните под окошко –
Там растянута гармошка,
Но гармошке не играет –
Нам квартиру согревает... (батарея)

2) Наша толстая Федора
наедается не скоро.
А зато когда сыта,
От Федоры – теплота... (печь)

Батареи, печи, радиаторы отопления используются человеком для обогрева жилых помещений, а точнее нагревания воздуха в них. Происходит это благодаря конвекции – следующему виду теплопередачи.

Конвекция – это перенос энергии струями жидкости или газа. (Слайд 9)
Попробуем объяснить, как происходит конвекция в жилых помещениях.
Воздух, соприкасаясь с батареей, от нее нагревается, при этом он расширяется, его плотность становится меньше плотности холодного воздуха. Теплый воздух, как более легкий, поднимается вверх под действием силы Архимеда, а тяжелый холодный воздух опускается вниз.
Затем снова: более холодный воздух доходит до батареи, нагревается, расширяется, становится легче и под действием Архимедовой силы поднимается вверх и т.д.
Благодаря такому движению воздух в комнате прогревается.

Бумажная вертушка, помещенная над включенной лампой, начинает вращаться. (Слайд 10)
Попробуйте объяснить, как это происходит? (Холодный воздух при нагревании у лампы становится теплым и поднимается вверх, при этом вертушка вращается).

Точно также происходит нагревание жидкости. Посмотрите эксперимент по наблюдению конвекционных потоков при нагревании воды (с помощью марганцовки). (Слайд 11)

Обратите внимание, что в отличие от теплопроводности, при конвекции происходит перенос вещества и в твердых телах конвекция не происходит.

Различают два вида конвекции: естественную и вынужденную.
Нагревание жидкости в кастрюле или воздуха в комнате – это примеры естественной конвекции. Для ее возникновения вещества нужно нагревать снизу или охлаждать сверху. Почему именно так? Если нагревать будем сверху, то куда будут перемещаться нагретые слои воды, а куда холодные? (Ответ: никуда, так как нагретые слои и так уже наверху, а холодные слои так и останутся внизу)
Вынужденная конвекция наблюдается, если жидкость перемешивать ложкой, насосом или вентилятором.

Особенности конвекции: (слайд 12)

• возникает в жидкостях и газах, невозможна в твердых телах и вакууме;
• само вещество переносится;
• нагревать вещества нужно снизу.

Примеры конвекции: (слайд 13)

1) холодные и теплые морские и океанические течения,
2) в атмосфере, вертикальные перемещения воздуха приводят к образованию облаков;
3) охлаждение или нагревание жидкостей и газов в различных технических устройствах, например в холодильниках и др., обеспечивается водяное охлаждение двигателей
внутреннего сгорания.

3. Излучение

(Слайд 14)

Всем известно, что Солнце основной источник тепла на Земле. Земля находится от него на расстоянии 150 млн. км. Как передается тепло от Солнца на Землю?
Между Землей и Солнцем за пределами нашей атмосферы все пространство – вакуум. А нам известно, что в вакууме теплопроводность и конвекция происходить не могут.
Каким способом происходит передача тепла? Здесь осуществляется еще один вид теплопередачи – излучение.

Излучение – это теплообмен, при котором энергия переносится электромагнитными лучами.

Отличается от теплопроводности и конвекции тем, что теплота в этом случае может передаваться через вакуум.

Посмотрите видеофрагмент об излучении (слайд 15).

Излучают энергию все тела: тело человека, печь, электрическая лампа.
Чем выше температура тела, тем сильнее его тепловое излучение.

Тела не только излучают энергию, но и поглощают ее.
(слайд 16) Причем темные поверхности лучше поглощают и излучают энергию, чем тела, имеющие светлую поверхность.

Особенности излучения (слайд 17):

• происходит в любом веществе;
• чем выше температура тела, тем интенсивнее излучение;
• происходит в вакууме;
• темные тела лучше поглощают излучение, чем светлые и лучше излучают.

Примеры использования излучения тел (слайд 18):

поверхности ракет, дирижаблей, воздушных шаров, спутников, самолётов, окрашивают серебристой краской, чтобы они не нагревались Солнцем. Если наоборот надо использовать солнечную энергию, то части приборов окрашивают в темный цвет.
Люди зимой носят темные одежды (черного, синего, коричного цвета) в них теплее, а летом светлые (бежевые, белые цвета). Грязный снег в солнечную погоду тает быстрее, чем чистый, потому что тела с темной поверхностью лучше поглощают солнечное излучение и быстрее нагреваются.

IV. Закрепление полученных знаний на примерах задач

Игра «Попробуй, объясни» , (слайды 19-25).

Перед вами игровое поле с шестью заданиями, вы можете выбрать любое. После выполнения всех заданий вам откроется мудрое высказывание и тот, кто его очень часто произносит с экранов телевизоров.

1. В каком доме теплее зимой, если толщина стен одинакова? Теплее в деревянном доме, так как дерево содержит 70% воздуха, а кирпич 20%. Воздух - плохой проводник тепла. В последнее время в строительстве применяют «пористые» кирпичи для уменьшения теплопроводности.

2. Каким способом происходит передача энергии от источника тепла к мальчику? Мальчику, сидящему у печки, энергия в основном передается теплопроводностью.

3. Каким способом происходит передача энергии от источника тепла к мальчику?
Мальчику, лежащему на песке, энергия от солнца передается излучением, а от песка теплопроводностью.

4. В каком из этих вагонов перевозят скоропортящиеся продукты? Почему? Скоропортящиеся продукты перевозят в вагонах, окрашенных в белый цвет, так как такой вагон в меньшей степе­ни нагревается солнечными лучами.

5. Почему водоплавающие птицы и другие животные не замерзают зимой?
Мех, шерсть, пух обладают плохой теплопроводностью (наличие между волокнами воздуха), что позволяет телу животного сохранять вырабатываемую организмом энергию и защищаться от охлаждения.

6. Почему оконные рамы делают двойными?
Между рамами содержится воздух, который обладает плохой теплопроводностью и защищает от потерь тепла.

«Мир интересней, чем нам кажется», Александр Пушной, программа «Галилео».

V. Итог урока

– С какими видами теплопередачи мы познакомились?
– Определите, какой из видов теплопередачи играет основную роль в следующих ситуациях:

а) нагревание воды в чайнике (конвекция);
б) человек греется у костра (излучение);
в) нагревание поверхности стола от включенной настольной лампы (излучение);
г) нагревание металлического цилиндра, опущенного в кипяток (теплопроводность).

Разгадайте кроссворд (слайд 26):

1. Величина, от которой зависит интенсивность излучения.
2. Вид теплопередачи, который может осуществляться в вакууме.
3. Процесс изменения внутренней энергии без совершения работы над телом или самим телом.
4. Основной источник энергии на Земле.
5. Смесь газов. Обладает плохой теплопроводностью.
6. Процесс превращения одного вида энергии в другой.
7. Металл, имеющий самую хорошую теплопроводностью.
8. Разреженный газ.
9. Величина, обладающая свойством сохранения.
10. Вид теплопередачи, который сопровождается переносом вещества.

Разгадав кроссворд, вы получили еще одно слово, которое является синонимом к слову «теплопередача» – это слово… («теплообмен»). «Теплопередача» и «теплообмен» – одинаковые по смыслу слова. Используйте их, заменяя одно другим.

VI. Домашнее задание

§ 4, 5, 6, Упр. 1 (3), Упр. 2(1), Упр. 3(1) – письменно.

VII. Рефлексия

В конце урока предлагаем учащимся обсудить урок: что понравилось, что хотелось бы изменить, оценить свое участие в уроке.

Прозвенит сейчас звонок,
Подошел к концу урок.
До свидания, друзья,
Отдыхать пришла пора.

", где вкратце коснулись темы организации отопления в доме. Сегодня, в статье "Отопление дома — для жильцов! " расширим и углубим тему.

Отопление дома — для жильцов! Что имеется в виду? А то, что когда вы планируете устроить у себя новую систему отопления (или заменить старую), то лучше всего ориентироваться на то, что нужно именно вам. Для того, чтобы не оказаться гордым владельцем неэффективной системы отопления, нужно учитывать, что при подборе для себя необходимо учесть ряд её характеристик:

1. Отопление дома должно быть более надёжным в смысле эксплуатации и, как следствие этого, более долговечным - в смысле срока службы. Долговечность весьма актуальна, поскольку система отопления являет собой сложную разветвлённую сеть труб, интегрированных в тело здания, является его составной и неотъемлемой частью. Применительно к системе отопления надёжность заключается в её безаварийности в смысле уменьшения вероятности поломок и протечек, и высокой ремонтопригодности . Ремонт системы отопления весьма болезненная процедура, а полная замена труб по степени бедствия равнозначна пожару.
2. Система отопления должна обладать стабильными гидравлическими характеристиками и тепловой устойчивостью (возможностью управления и предсказуемостью потоков теплоносителя в трубах). То есть, чтобы тёплая вода не стала вдруг "застаиваться" где не надо, и не доходить туда, куда нужно.
3. Она должна быть более теплоёмкой и, как следствие этого, более теплоинерционной. То есть нужно располагать возможно большим запасом горячего теплоносителя (энергии) для того, чтобы в случае аварии или сбоя в системе отопления дом как можно дольше оставался тёплым. Это актуально в первую очередь для дома из кирпича .
4. Система должна иметь низкое гидросопротивление . Чем оно ниже, тем система лучше. Для этого путь теплоносителя должен быть по возможности свободен от препятствий, таких как изгибы, сужения, углы, изменения направления потока. На пути должно быть поменьше разного рода приборов, создающих препятствия - вентилей, регуляторов и так далее. В идеальном случае гидросопротивление может быть настолько низким, что теплоноситель (вода) циркулирует в системе отопления сам под действием законов физики, согласно которым более тёплые массы поднимаются наверх, а холодные опускаются вниз, замещая их. Именно так действуют системы отопления с естественной циркуляцией.
5. Лучше всего системе быть электронезависимой - с целью обеспечения жизнестойкости дома. Это актуально, когда люди не проявляют беспечности и, кроме газового или солярного котла, устанавливают котёл на твёрдом топливе и имеют запас дров на зиму. Кстати, русское слово беспечный, как раз и говорит о людях беззаботных настолько, что они даже не имеют печи.
6. Система должна по возможности продуцировать тепло более высокого качества .

Что такое "тепло более высокого качества"? Как вообще у тепла может быть качество? Ну, дело вот в чём. Тепло — это не что иное, как скорость движений молекул . Чем быстрее двигаются молекулы, тем более нагрето тело. Чем холоднее тело, тем медленнее двигаются молекулы. Соответственно, абсолютный ноль — это когда ни одна молекула не двигается.

Соответственно, существует несколько способов передачи тепла, то есть, ускорения движения молекул.

1. Первый способ — это теплопроводность . Характерна в первую очередь для твёрдых тел. В источнике тепла молекулы двигаются быстро, они соприкасаются с менее быстро двигающимся слоем и начинают его "колбасить" — то есть, разогревать. Соответственно, нагретый следующий слой непосредственно контактирует с третьим слоем, ускоряет движения молекул уже в нём — и так далее.
2. Второй способ — это конвекция . Характерна для жидкостей и газов. Принцип: источник тепла нагревает (то есть, ускоряет движение молекул) порцию жидкости (газа), она меняет свои свойства, становится легче и "всплывает" вверх. На её место приходит не-нагретый холодный воздух (или вода), где молекулы двигаются медленнее, и так далее, получается круговорот тёплых и холодных масс.
3. Третий способ передачи тепла — это тепловое излучение . В данном случае нагретое тело излучает электромагнитные волны в инфракрасном диапазоне. Эти электромагнитные волны "летят" до окружающих предметов, и дистанционно, без непосредственного контакта с источником тепла, заставляют молекулы этих предметов двигаться быстрее. Соответственно, предметы, окружающие источник, нагреваются. Примеры: костёр, печка.

Предполагается, что обычное, наиболее часто встречающееся в случае с системой отопления тепло — конвекционное — имеет низкое качество. То есть, батарея (или тепловой вентилятор) греет воздух, а воздух уже греет человека. Чем плох нагрев воздуха? Дело в том, что когда нагрет воздух, а окружающие предметы — стены, потолок, пол, мебель и т.д. холодные, то в таком помещении некомфортно находиться . Возникает ощущение "нежилого помещения", временного жилья и отсутствует .

Естественно, со временем температура воздуха поднимается настолько, что стены, потолок, пол и мебель нагреваются, то они начинают излучать тепло самостоятельно. И если вдруг охладится воздух, то в комнате некоторое время будет нормальная температура за счёт того, что остывают стены и делятся своим теплом. В данном случае тепло передаётся в первую очередь не конвекционно, через нагретый воздух, а путём теплового излучения.

Почему лучевая передача тепла — более хороший вариант, чем конвекция?

Потому что тёплый человек, находящийся в помещении с прогретым воздухом, но холодными стенами, играет роль энергетического донора - он постоянно обогревает их своим инфракрасным (лучистым) теплом, так же как костер обогревает сидящих вокруг него людей. Ведь человек имеет температуру тела 36 градусов Цельсия, а каменные стены, например, обычного панельного дома нагреваются в лучшем случае до температуры 20 градусов, при температуре воздуха в помещении 24 градусов Цельсия.

Соответственно, интересной становится закономерность: чтобы компенсировать постоянные потери инфракрасного (лучевого) тепла человек вынужден больше питаться, есть более калорийную (жирную) пищу, пить более крепкие спиртные напитки, иметь больший жировой слой.

Таким образом, если обобщить, то можно сказать, что

• более высокое качество у тепла тогда, когда оно передаётся лучистым путём, путём излучения инфракрасных волн,
• тогда как передача тепла с помощью диффузии тёплого воздуха, конвекционно — менее качественный тип.

Естественно, на вкус и цвет товарища нет — однако личные наблюдения в данной области позволят вам вынести своё собственное суждение на высокое или низкое качество тепла. Мы же идём дальше.

Сравним с точки зрения конвекции и инфракрасного излучения современные пластинчатые радиаторы и древние чугунные радиаторы. Какие из них какой способ передачи тепла преимущественно используют?

Современные пластинчатые радиаторы — это по своей сути конвекторы. Они отдают более 70% своего тепла уже конвективным путём, имеют минимальный объём теплоносителя, легки и элегантны. Мы поставим вам тонкие трубы, небольшие, компактные, но тёплые (раскалённые докрасна) элегантные конвекторы. Чтобы всё это заработало, мы установим мощный насос (насосы) и прокачаем эти несколько канистр теплоносителя - рано, или поздно, или никогда… Сэкономив на материалах - радиаторах и сечении труб однажды, хозяин такого «богатства» обрекает себя на постоянные мучения.

С другой стороны, чугунные радиаторы передают тепло преимущественно в виде излучения. Чугунный радиатор надёжен, долговечен и неприхотлив, имеет низкое гидросопротивление и поэтому прекрасно ведет себя в любых системах отопления, в том числе с естественной циркуляцией теплоносителя. К тому же чугунный радиатор теплоинерционен — имеет большой объём теплоносителя, а толстые стенки делают его больше излучающим прибором, чем конвекционным.

То есть, передача тепла при отоплении дома в виде теплового излучения реальна.

Учтём ещё несколько нюансов. Так, по законам физики правильно красить радиаторы не в белый, а в чёрный цвет . Чем чернее прибор - тем больше он излучает (и поглощает) тепла. Художники не зря разделяют краски на тёплые и холодные, такое свойство цвета люди чувствуют интуитивно. В жарких странах носят белые одежды, предпочитают белые автомобили и белят дома - чтобы поменьше нагревались. Лучевая теплоотдача белого радиатора при перекрашивании его в чёрный матовый цвет увеличивается примерно на 20%. Вот пример чёрной батареи в интерьере:

Ещё одна интересная деталь. Радиаторы (и конвекционные, и чугунные) делают ребристыми, чтобы увеличить площадь отдачи тепла. То есть, если брать в теории, то чем больше рёбер, тем лучше, тем больше теплового излучения передаётся от радиатора. На практике этого не происходит потому, что рёбра "смотрят" друг на друга и облучают тепловым излучением не жильцов, а друг друга. Повысить лучевое излучение от радиаторов можно, если устанавливать не 10 секций подряд, а то же количество — но на некотором расстоянии друг от друга. А ещё лучше — отделить их друг от друга и от стенки фольгой. Фольга отражает тепловое излучение и в большей степени передаёт его не радиатору, а обитателям дома.

Также интересный способ повысить лучистое КПД от радиаторов — утеплить их "сзади", и обложить кирпичом спереди. Радиаторы будут греть кирпич, не будут отдавать тепло наружу из-за утепления, а уже нагретый кирпич будет отдавать лучистое тепло людям в комнате. На самом деле такое решение довольно давно известно, и применялось в первую очередь в детских садах — это одновременно защищало детей от горячих батарей.

Важно учитывать, что отопление дома за счёт теплового излучения действительно актуально только тогда, когда дом действительно ХОРОШО утеплён, иначе теплопотери будут намного большими, чем если для отопления используется конвекционный способ. Также важно, что источниками лучистого тепла должны быть в первую очередь пол и потолок, тогда как стены (для уменьшения теплопотерь) должны нагреваться минимально, только чтобы не вызывать дискомфорт (примерно до 22-24 градусов Цельсия).

Вывод: отопление дома должно создаваться для жильцов, и лучше использовать для отопления в первую очередь тепловое излучение.

По материалам http://жива-хата.рф/info/page/239

Отопление дома — для жильцов!

Предназначение радиаторов отопления — передавать тепло со своей поверхности, нагретой изнутри горячим теплоносителем. Будет просто не по-хозяйски транжирить оплаченные килокалории на обогрев холодной стены, размещенной позади батареи, или установить декоративный экран-кожух, не пропускающий теплый воздух от радиатора.

Теплоизоляция батарей отопления предусматривает:

• экранирование стены для сохранения тепла, передаваемого путем излучения с поверхности радиатора,
• надежную защиту от возможных ожогов и ушибов об горячую поверхность радиатора, но не препятствующую движению тепловых конвективных потоков для обогрева жилища.

Тепловой экран на стене позади радиатора отопления

Горячая батарея часть тепла со своей поверхности передает тепловым излучением, которое направлено во все стороны. Естественно, что немалая его доля «перепадает» внутренней холодной стене, что является прямыми тепловыми потерями. Если батарея размещена в нише, то более тонкая стена способствует нарастанию тепловых потерь, особенно в морозную погоду. Радиатор будет обогревать улицу, но никак не жилище. Утечка тепла доходит до 20%.

Во избежание такой ситуации целесообразно разместить между радиатором отопления и стеной теплоизоляционный материал с отражающей поверхностью, который обеспечит:

• теплоизоляцию стены для предотвращения теплопередачи за счет разницы температур на улице и в жилище;
• отражение излучаемого радиатором тепла вовнутрь помещения.

В настоящее время производится множество модификаций фольгированных теплоизоляционных экранов. Все они представляют комбинацию материала с хорошими теплоизоляционными свойствами, например, пенопласта или вспененного полиэтилена, и фольги, как средства экранирования лучистой энергии. Фольга способна отразить до 90% тепла в излучаемом диапазоне, дальнейшую утечку тепла не допускает теплоизоляция.

Пенопласт с фольгой выпускается небольшими по длине рулонами, толщина слоя 3 мм. Наиболее распространенным отражающим теплоизолятором является выпускаемый длинными рулонами вспененный полиэтилен толщиной слоя 4 мм. Его теплоизолирующие свойства позволяют заменять слой минеральной ваты толщиной до 100 мм.

Расстояние между ребром секции радиатора и плоскостью внутренней стены должно быть не менее 4 мм. При меньшем расстоянии затруднена циркуляция воздуха около батареи, от чего нарушается конвективный теплообмен, соответственно, уменьшается эффективность отопления. Материал теплоизолирующим слоем прикрепляется к стене. В некоторых случаях расположение батареи не допускает установки теплоизолятора, тогда достаточно на внутренней стене попытаться прикрепить хотя бы алюминиевую фольгу. Ее блестящая поверхность прекрасно справится с задачей отражения падающего теплового излучения. Для кирпичной стены стандартной толщины 51 см лист фольги снизит потери тепла до 35%.

Экраны на батарею отопления

Как это не странно звучит для большинства нынешних потребителей центрального отопления, но первоначально чугунные радиаторы закрывались декоративными кожухами с целью защиты (в основном, детей и престарелых) от ушибов и ожогов об нагретую до высокой температуры поверхность отопительных секций радиатора. Тепла хватало всем, центральное отопление справлялось с обогревом немногочисленных квартир, оснащенных отопительными приборами. При этом неправильно выполненные глухие защитные короба — экраны не пропускали львиную долю тепла от горячего радиатора. Но многолетняя практика научила, как при помощи экранов даже интенсифицировать конвективные воздушные потоки для обогрева жилища.

Чтобы экран не препятствовал распространению через его поверхность лучистой энергии от радиатора, рекомендуется закрывать не более 50% площади лицевого рисунка экрана или кожуха. Это достигается перфорацией либо узорчатым декоративным рисунком. Лучший теплообмен для помещения обеспечат металлические экраны, конструкция которых настолько проста, что не требует профессиональных навыков для монтажа. Их либо навешивают на батарею, либо крепят к стене простейшими способами.

Специалистами разработаны рекомендации по наиболее благоприятному размещению радиаторов отопления и экранов для них. Согласно выработанным правилам, оптимальная высота от нижней кромки секции радиатора до пола составляет 10 см. Поэтому и экран не следует устанавливать вплотную к полу, а также приподнять над полом на эту же высоту 10 см, чтобы не препятствовать движению кверху нагретого воздуха.

Это важно! В случае размещения радиатора под окном рекомендуется проделать в подоконнике отверстия для интенсификации воздушного потока.

Эффективность использования экранов в зависимости от расположения батареи и экрана представлена на рисунке.

Нагреватели передают тепло в помещение, которое попадает в них из воды (теплоносителя), циркулирующей в системе отопления. Теплопроизводительность зависит в первую очередь от того, как передают тепло стальные радиаторы отопления , за счет конвекции или излучения, одна из которых всегда превалирует в определенных типах радиаторов. Вспомним уроки физики в школе, на которых обсуждались способы распространения (транспортировки) тепла:

Как радиаторы передают тепло?

• Нагреватели передают тепло за счет своей теплопроводности, как следствие прямого воздействия частиц тела. Нам приходится иметь дело с ситуацией, когда мы нагреваем металлическую пластину с одной стороны, но как быстро это произойдет, с другой стороны, зависит от свойств известной теплопроводности материала, из которого в нашем случае сделан радиатор;
• Нагреватели передают тепло излучением, когда колебания молекул нагретого объекта испускают электромагнитное излучение (в случае комнатных температур это будет инфракрасное излучение), которое, в свою очередь, поглощается другим телом, в результате чего происходит его нагрев;
• Нагреватели передачи тепла за счет конвекции, когда масса нагретого газа или жидкости перемещается (движется) из-за разницы в плотности (горячий воздух поднимается вверх, как и горячая вода в резервуаре).

Суммируем, для обогрева помещения явление теплопроводности имеет большое значение, как и при проектировании радиаторов. Отопление помещений происходит за счет излучения и конвекции. Излучение вносит решающий вклад (около 70%) для нагрева поверхностей (пол или стены), которое по праву считается большим преимуществом для систем теплого пола и стен.

Количество передаваемого тепла конвекцией и излучением зависит от конструкции радиатора, что оказывает влияние на ощущения людей при пребывании в отапливаемом помещении. В тоже время просто нагрева воздуха многим недостаточно, чтобы не замерзнуть. Только настоящее чувство тепла предлагает лучистое излучение нагретых объектов в наших помещениях (многие до сих пор помнят тепло изразцовой печи, камина). Некоторые люди более чувствительны к такому теплу. Сейчас нет ничего удивительного в том, что в оснащенных современными системами отопления домах все более популярными становятся печи и камины.

В многоквартирных жилых домах поддержание нормативной температуры воздуха в помещениях обеспечивается системой центрального отопления. Основным видом отопительных приборов центральной сети являются радиаторы, выполненные из различных материалов. Ответу на вопрос – как обогревается комната радиатором центрального отопления – посвящена данная публикация.

По материалам изготовления радиаторы водяного отопления делят на 4 основных группы:

1. Алюминиевые;
2. Биметаллические;
3. Чугунные;
4. Стальные (панельные и трубчатые).

У каждого из материалов изготовления радиаторов имеются свои, особые теплофизические характеристики. Для систем отопления главными являются показатели теплопроводности и прочности. Величина теплопроводности оказывает прямое влияние на теплоотдачу прибор – чем она больше, тем качественней передается тепло от горячей воды воздуху отапливаемого помещения. Прочность изделия необходима для обеспечения работы батареи под высоким давлением и температурой теплоносителя.

Наилучшими показателями по эффективности передачи тепла обладают алюминиевые и биметаллические батареи, чугунные и стальные изделия уступают им по этому показателю почти в 2 раза.

Каждый из материалов батарей имеет свои требования к составу теплоносителя. Устройства из стали и со стальными каркасами (биметаллические) подвержены коррозии при большом содержании кислорода, алюминий чувствителен к величине водородного показателя. Только чугун отличается малым коррозионным износом и нейтрален к химическому составу воды.

Принцип работы радиатора заключается в использовании конвективного движения воздуха. По законам физики теплый воздух всегда поднимается вверх из-за меньшей плотности (и соответственно веса). Теплоноситель с высокой температурой движется во внутреннем полом пространстве батареи и нагревает стенку устройства из металла. Металл передает тепло воздуху помещения.

Холодный воздух сосредоточен в нижней части помещения, он поступает в наружную конструкцию радиатора, нагревается и поднимается вверх. Его место занимает новая порция холодного воздуха. Такое движение реализуется на постоянной основе (при условии нагрева радиатора теплоносителем).

Для оптимизации движения воздуха через конструкцию батареи поверхности изделий оснащаются пластинами оребрения. Они увеличивают площадь теплообмена и корректируют направление движения воздуха. Кроме того, для реализации конвективного движения воздуха необходимо, чтобы между радиатором и ограждающими конструкциями имелись зазоры. Нормативная величина их имеет следующие значения:

1. Расстояние от пола – от 60 до 100 мм;
2. Расстояние от стены до задней плоскости устройства – не менее 20 мм;
3. Зазор от верхнего среза батареи до подоконника – не менее 50 мм.

Кроме конвективной теплоотдачи радиаторы передают тепло с помощью лучистого теплообмена (теплового излучения). Тепло при этом передается непосредственно окружающим предметам.

Тепловая мощность радиаторов корректируется с помощью различных видов арматуры – шаровых кранов, ручных и терморегулирующих вентилей. Кроме того, теплоноситель поступает в сеть с определенной температурой, которая меняется теплоснабжающими организациями в зависимости от температуры окружающего воздуха.

Радиаторы являются основным видом отопительных приборов в центральных системах отопления многоэтажных домов. Они отличаются простотой устройства и эксплуатации, обладают высокой прочностью и эффективностью. Еще один важный фактор – батареи всегда дешевле вторых по популярности водяных приборов отопления – конвекторов.