Рис. 1. Сопоставление времени закрытия терморегулятора с временем остывания нагревательного прибора
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:
- Приборы с конвективной составляющей более 75 % от суммарного теплового потока (стальные и ребристые чугунные трубы, конвекторы с кожухом и без кожуха).
- 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»).
- Приборы с конвективной составляющей менее 50 % суммарного теплового потока (настенные и потолочные панели).
По материалу нагревательных приборов:
- Металлические (стальные, чугунные, алюминиевые, биметаллические состоящие из двух видов металла).
- Неметаллические (керамика, полимерные материалы, композиционные смеси).
- 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:
- Теплотехнические требования. Нагревательный прибор должен иметь максимально высокий коэффициент теплопередачи.
- Технико-экономические требования. Нагревательный прибор должен иметь наименьшую себестоимость изготовления, отнесенную к 1 кВт отдаваемого тепла.
- 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.
- Архитектурно-строительные требования. Форма, размеры и цвет нагревательного прибора должны соответствовать интерьеру помещения и наибольшей теплоотдаче, а сам он не должен занимать полезную площадь.
- Монтажно-эксплутационные требования. Присоединение нагревательного прибора к системе отопления должно быть максимально простым и механизированным.
- 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.
