Взаимодействие нагревательного прибора и терморегулятора

По материалам журнала "СОК"

В связи с тем, что терморегулятор должен быть установлен на каждом нагревательном приборе, возможно, представляет интерес рассмотрение взаимодействия этих двух элементов с точки зрения их эффективной работы. Так, нагревательным прибором является устройство, предназначенное для передачи тепла от теплоносителя к воздуху помещения и конструкциям отапливаемого помещения.

Тепло с поверхности нагревательного прибора передается в окружающую среду с помощью конвекции и излучения. По преобладающему виду теплопередачи нагревательные приборы можно разделить:
1. Приборы с конвективной составляющей более 75 % от суммарного теплового потока (стальные и ребристые чугунные трубы, конвекторы с кожухом и без кожуха).
2. Приборы с конвективной составляющей от 50 до 75 % и от 25 до 50 % излучением (регистры из гладких труб, чугунные секционные панельные регистры, гладкотрубные радиаторы, нагревательные сегменты системы «теплый пол»).
3. Приборы с конвективной составляющей менее 50 % суммарного теплового потока (настенные и потолочные панели).

По материалу нагревательных приборов:
1. Металлические (стальные, чугунные, алюминиевые, биметаллические состоящие из двух видов металла).
2. Неметаллические (керамика, полимерные материалы, композиционные смеси).
3. Комбинированные («пластик–бетон», «металл–бетон», «металл–керамика»).

По величине тепловой инерции нагревательные приборы подразделяют на приборы малой тепловой инерции, имеющие малый вес и водоемкость на единицу площади, изготовленные из материалов с высоким коэффициентом теплопроводности (конвекторы, металлические и биметаллические штампованные радиаторы) и большой тепловой инерции соответственно с большой массой материала и водоемкостью на единицу площади и низким коэффициентом теплопроводности материала, из которого изготовлены (чугунные радиаторы, чугунные ребристые трубы, отопительные панели «теплый пол» и т.д.).

Нагревательный прибор является элементом отопления здания, поэтому при выборе его вида, необходимо учесть ряд требований:
1. Теплотехнические требования. Нагревательный прибор должен иметь максимально высокий коэффициент теплопередачи.
2. Технико-экономические требования. Нагревательный прибор должен иметь наименьшую себестоимость изготовления, отнесенную к 1 кВт отдаваемого тепла.
3. Санитарно-гигиенические требования. Температура поверхности отопительного прибора должна соответствовать требованиям санитарно-гигиенических норм. Необходимо предусматривать свободный доступ для удаления пыли с корпуса прибора и ограждающих конструкций за ним.
4. Архитектурно-строительные требования. Форма, размеры и цвет нагревательного прибора должны соответствовать интерьеру помещения и наибольшей теплоотдаче, а сам он не должен занимать полезную площадь.
5. Монтажно-эксплутационные требования. Присоединение нагревательного прибора к системе отопления должно быть максимально простым и механизированным.
6. Нагревательный прибор должен реагировать на автоматику управления теплоотдачей при установке терморегулятора и автоматических регуляторов на стояках системы отопления.

Терморегуляторы как элемент системы отопления изменяют количество теплоносителя, поступающего в нагревательный прибор, в зависимости от изменения температуры воздуха в помещении.

То есть, нагревательные приборы малой инерционности быстрее нагреваются и остывают при изменении расхода температуры теплоносителя, проходящего через них, что при эксплуатации систем отопления с терморегуляторами является более эффективным, чем использование приборов с большой инерционностью.

Однако нагревательные приборы большой инерционности, как правило, дешевле и более долговечны, что определяет их распространение. Кроме того, в настоящее время все большее распространение получают так называемые периодические системы отопления — основанные на аккумуляции тепла нагревательными приборами (например, при использовании нагревательных элементов в ограждающих конструкциях).

В связи с этим возникает вопрос о сопоставлении времени полного закрытия терморегулятором подачи теплоносителя в нагревательный прибор и временем остывания самого нагревательного прибора.

Данные о времени полного закрытия терморегулятора приняты согласно требований нормативных документов (до 40 минут), что согласовывается с данными, приведенными в каталогах ведущих производителей терморегуляторов.

Время остывания нагревательного прибора определялось по темпу остывания нагревательного прибора, достаточно обоснованные данные, которых приведены в исследованиях [1].

Анализ приведенного графика показывает, что терморегуляторы наиболее эффективно работают в случае установки конвекторов и стальных, алюминиевых, биметаллических радиаторов. В случае установки терморегуляторов на чугунные радиаторы при изменении температуры внутреннего воздуха (например, при повышении) произойдет полное закрытие потока теплоносителя в нагревательный прибор, поскольку время остывания последнего значительно больше времени полного закрытия клапана терморегулятора. То есть регулирование в данной системе будет осуществляться в двух позициях — клапан терморегулятора либо полностью открыт, либо закрыт, что, по всей вероятности, уменьшает эффективность регулирования с точки зрения энергосбережения. Что же касается систем отопления с нагревательными элементами в стене или перекрытии, то возможно, в данном случае использовать качественное регулирование в котельном агрегате.

1. Кононович Ю.В. Тепловой режим зданий массовой застройки. — М.: Стройиздат, 1986.

Назад