Устройство и принцип работы батарей для отопления

КАК ПРАВИЛЬНО ЭКСПЛУАТИРОВАТЬ?

Одно из важнейших условий правильной эксплуатации радиатора – обеспечивать его чистоту и предотвращать возникновение чрезмерного давления в системе. Второй фактор зависит от крышки расширительного бачка.

Первая процедура может продлить срок службы этого компонента. Однако ее нужно выполнять правильно.

Производитель категорически запрещает повторное использование отработанной свой срок охлаждающей жидкости. Даже если ее очистить, она уже потеряла свои свойства, и поэтому уже будет бесполезной. Если антифриз очень грязный, прежде чем залить в систему новый, ее нужно промыть при помощи дистиллированной воды (ни в коем случае не использовать обычную воду). Она не содержит солей и примесей, которые могут наслоиться внутри змеевика и понизить эффективность охлаждения

При наружной очистке важно учитывать, что ребра теплообменника очень тонкие, и поэтому даже небольшие усилия могут их согнуть. Впоследствии это будет препятствовать естественному обдуву радиаторных трубок

Если процедура выполняется при помощи минимойки, нужно настроить небольшой напор. Струю следует направлять перпендикулярно ребрам, чтобы скопившаяся грязь не переместилась внутрь теплообменника. Тогда его никак нельзя будет очистить.

Стальные радиаторы

Стальные панельные радиаторы

Стальной панельный радиатор с термостатом

Такой радиатор представляет собой прямоугольную панель, состоящую из двух сваренных вместе стальных листов с отштампованными углублениями, при сварке образующих каналы для циркуляции теплоносителя. Иногда для увеличения теплоотдачи к тыльной стороне панели привариваются П-образные стальные рёбра. Несколько таких панелей могут объединяться в пакет и закрываться сверху и с боков декоративными планками.

Выпускаются панели различной высоты и ширины, что позволяет создать прибор любой тепловой мощности. Панельные радиаторы имеют небольшую глубину и мало весят; соответственно, их тепловая инерционность незначительна. Площадь нагреваемой поверхности панелей весьма велика и стимулирует интенсивное движение нагретого воздуха — доля теплового потока, передаваемая конвекцией, достигает 75 %[источник не указан 2376 дней], что позволяет отнести эти приборы к типу конвекторов.

Для изготовления панелей используется низкоуглеродистая сталь с повышенной коррозионной стойкостью. Поверхность стали обезжиривают, фосфатируют, покрывают порошковой эмалью и термообрабатывают.

В случаях, когда система отопления имеет прямое сообщение с атмосферой (например, через открытый расширительный бак), эти радиаторы склонны к коррозии, и их срок службы может составлять всего несколько лет.

К недостаткам панельных стальных радиаторов следует отнести небольшое рабочее давление, на которое они рассчитаны, чувствительность к гидравлическим ударам, незащищённость внутренней поверхности от коррозионного воздействия воды. Эти свойства ограничивают сферу их применения автономными системами отопления с хорошей водоподготовкой. Кроме того, тыльные поверхности приборов труднодоступны для удаления пыли.

В большинстве случаев панельные радиаторы рассчитываются на рабочее давление от 6 до 8,7 атм, опрессовочное — до 13 атм и максимальную температуру теплоносителя 110 °C[источник не указан 2376 дней]. Их рекомендуется использовать в индивидуальном и малоэтажном строительстве, а при наличии индивидуального теплового пункта — в зданиях любой этажности.

Стальные секционные радиаторы

Внешне эти радиаторы напоминают чугунные, однако их секции соединяются друг с другом не резьбовыми ниппелями, а при помощи точечной сварки. Они являются более прочными и долговечными и рассчитаны на рабочее давление от 10 до 16 атм[источник не указан 2376 дней]. Однако из-за особенностей технологии производства стоимость этих радиаторов достаточно высока, что и обуславливает их относительно невысокую популярность.

Стальные трубчатые радиаторы

Трубчатые стальные радиаторы представляют собой сварную трубчатую конструкцию и являются наиболее дорогостоящими. Они выпускаются в расчете на рабочее давление 10-15 атм[источник не указан 2376 дней]. Сварные стыки минимизируют вероятность протечек, но недостатком этих радиаторов является малая толщина стали (1 мм и менее).

Биметаллические радиаторы

Биметаллический радиатор

Биметаллические радиаторы отличаются от алюминиевых наличием стальных внутренних элементов. Конструкция этих радиаторов такова, что запас прочности превышает все возможные давления в системе многократно (разрушающее давление составляет 100 атм), контакт теплоносителя с алюминием сведен практически к нулю. Единственным недостатком можно считать только самую высокую стоимость среди радиаторов.

Особенности панельных радиаторов

Неспециализированные сведения

Основной конструкционной изюминкой отопительных устройств данного класса есть отсутствие классических секций, вместо этого лицевая сторона выполнена в виде сплошной панели. Последняя планирует из двух стальных страниц, каковые принимают нужную форму в следствии прессования. В частности, в них штампуются протоки для теплоносителя.

При сварке двух проштампованных пластин образуется узкая панель, толщина которой чуть ли превышает один сантиметр. Радиатор может состоять как из одной, так и из нескольких таких панелей. Подобная конструкция дает много плюсов, но вместе с тем и кое-какие недостатки, каковые мы рассмотрим ниже

Если сравнивать с классическими либо биметаллическими радиаторами отопления, емкость стальных панелей мизерная. Именно поэтому в отопительной системе осуществляется стремительная циркуляция теплоносителя, и, как следствие, фактически моментальный нагрев.

Уже спустя 10 – 15 мин. панельное отопление нагревает помещение. Но, эта особенность имеет и обратную сторону – остывают радиаторы, в случае выключения системы, так же быстро, как и нагреваются.

Помимо этого, серьёзной изюминкой таковой конструкции есть конвекция воздуха, действительно, это относится лишь к радиаторам, складывающимся из нескольких панелей. предоставит шанс реализована благодаря наличию воздушных каналов, расположенных между протоками для теплоносителя.

В следствии прибор осуществляет нагрев не только методом излучения тепловой энергии от корпуса, но и за счет циркуляции теплового воздуха в помещении. Именно поэтому КПД конструкции может быть около 75 процентов.

Но, не обращая внимания на то, что панели для радиаторов отопления изготавливают из высокопрочной качественной стали, они вычислены для работы при низком давлении в системе (не более десяти атмосфер) и температуре теплоносителя до 110 градусов по шкале Цельсия. По этим обстоятельствам их используют в большинстве случаев в частных и многоэтажных загородных зданиях.

Так как в централизованных системах отопления давление образовывает выше десяти атмосфер, в квартирах панельные батареи устанавливают лишь в случае обустройства автономных отопительных систем.

Преимущества

Преимуществ у батарей разглядываемого типа много, ниже приведем основные из них:

• Аккуратный, достаточно простой, но, одновременно с этим стильный дизайн. Причем, современное оборудование, которое используется при изготовлении этих устройств, разрешает производить продукцию в различных стилевых вариантах, начиная от классики и заканчивая минимализмом.
• Возможность регулировки степени нагрева прибора, за счет того, что изделия, в большинстве случаев, комплектуются всевозможными электронными либо механическими устройствами.
• Повышенная теплоотдача – как уже было сказано выше, применение принципа конвекции разрешает существенно повысить уровень КПД.

• Цена, существенно ниже, чем на другие типы батарей. Связано это с тем, что сталь сама по себе стоит существенно ниже меди и алюминия.
• Экономичность – так как устройства имеют маленькую емкость, на нагрев теплоносителя затрачивается намного меньше энергии.
• Многофункциональность – устройство делает функцию, как простого радиатора, так и конвектора.
• Незначительный вес, благодаря чему очень просто выполнить монтаж батарей самостоятельно.
• Возможность подобрать устройство наиболее подходящих размеров и нужной мощности.

Недостатки

При всех преимуществах данных устройств отопления, назвать их совершенными радиаторами запрещено по следующим обстоятельствам:

• Подверженность действию гидроударов – это есть одной из основных обстоятельств, по которым нельзя использовать панельные батареи в централизованных системах отопления.
• Чувствительность к уровню кислотности воды – дабы избежать коррозии стальной поверхности, уровень рН теплоносителя должен быть стабильным и держаться в диапазоне 8,3-9,5.
• Инструкция по эксплуатации панельных батарей запрещает сливать воду с системы на долгое время. В другом случае внутренние стальные стены конструкции будут общаться с кислородом, что приведет к происхождению коррозии.

По этим обстоятельствам далеко не в любых ситуациях целесообразно покупать панельные радиаторы.

Почему система охлаждения перестает работать

Выход из строя радиатора может происходить не только по причине механических или химических повреждений, но и вследствие выработки или износа. Иногда поломки случаются при недобросовестном отношении автовладельцев к своей машине.

Закипела охлаждающая жидкость

Наиболее распространенными причинами неэффективной работы охлаждения являются:

1. забитые накипью и грязью каналы для прохода охлаждающей жидкости;
2. плохая циркуляция или полное ее отсутствие из-за поломки помпы;
3. утечка охлаждающей жидкости через трещины или другие несанкционированные отверстия в системе.

Кроме того, что утечка охлаждающей жидкости требует регулярной доливки тосола, а это – постоянный финансовый расход, существуют эксплуатационные проблемы:

• малый объем циркулирующей в системе жидкости ведет к нежелательному повышению рабочей температуры силовой установки;
• горячая жидкость может приводить к ожогам при попадании на кожу;
• испарения тосола токсичны и вызывают отравления при вдыхании в течение длительного времени.

За счет этого места пайки могут быстро окисляться вплоть до появления на таких стыках трещин, что также ведет к дополнительным утечкам. В этом случае может помочь новая пайка радиатора охлаждения двигателя на образовавшихся трещинах.

Система охлаждения: что такое

Многие автолюбители задаются вопросом – система охлаждения: что такое?

Система охлаждения предназначена для охлаждения деталей двигателя, нагреваемых в результате его работы. На современных автомобилях система охлаждения, помимо основной функции, выполняет ряд других функций, в том числе:

• нагрев воздуха в системе отопления, вентиляции и кондиционирования;
• охлаждение масла в системе смазки;
• охлаждение отработавших газов в системе рециркуляции отработавших газов;
• охлаждение воздуха в системе турбонаддува;
• охлаждение рабочей жидкости в автоматической коробке передач.

В зависимости от способа охлаждения различают следующие виды систем охлаждения: жидкостная (закрытого типа), воздушная (открытого типа) и комбинированная. В системе жидкостного охлаждения тепло от нагретых частей двигателя отводится потоком жидкости. Воздушная система для охлаждения использует поток воздуха. Комбинированная система объединяет жидкостную и воздушную системы.

Термоклапан — строение, назначение, виды

Клапан в терморегуляторе по строению очень похож на обычный вентиль. Имеется седло и запорный конус, который открывает/закрывает просвет для протекания теплоносителя. Температура радиатора отопления регулируется именно таким образом: количеством проходящего через радиатор теплоносителя.

Термостатический клапан в разрезе

На однотрубную и двухтрубную разводку клапана ставят разные. Гидравлическое сопротивление вентиля на однотрубную систему намного ниже (как минимум, в два раза) — только так можно ее сбалансировать. Перепутать вентили нельзя — греть не будет.  Для систем с естественной циркуляцией подходят вентили для однотрубных систем. При их установке гидравлическое сопротивление, кончено, возрастает, но работать система сможет.

На каждом клапане есть стрелка, указывающая движение теплоносителя. При монтаже его устанавливают так, чтобы направление потока совпадало со стрелкой.

Состав и функционирование типовой системы жидкостного охлаждения

Всё оборудование состоит из основных функциональных узлов и деталей:

• выполненные в металле головки и блока цилиндров полости и каналы, образующие рубашку охлаждения;
• основной радиатор, куда снаружи направляется поток воздуха, а изнутри прокачивается антифриз;
• водяной насос, обеспечивающий циркуляцию в заданных объёмах;
• термостат, работающий на поддержание температуры двигателя на расчётном уровне, перераспределяя потоки жидкости между малым контуром, с выхода помпы на вход через рубашки, и большим, включая основной радиатор;
• вентилятор принудительного обдува радиатора, включающийся, когда интенсивности набегающего потока не хватает, или он отсутствует;
• дополнительные узлы, расширительный бачок, радиатор салонного отопителя, датчики, клапаны и электронное оснащение.

Во время прогрева двигателя до рабочей температуры циркуляция идёт по малому контуру, после чего приоткрываются клапаны термостата, и часть жидкости поступает в радиатор, сбрасывая излишнюю температуру. Под большой нагрузкой, когда тепловой поток максимален, через радиатор прокачивается весь объём антифриза.

Если и в таком режиме температура продолжит расти, подключается принудительный обдув сот радиатора дополнительным вентилятором. Он способен работать с разной интенсивностью, вплоть до максимальной мощности. И только если и это не помогает, давление в системе достигает критической величины, открывается клапан аварийного сброса в пробке радиатора или расширительного бачка, антифриз мгновенно вскипает и выбрасывается наружу. На этой стадии спасти двигатель может только водитель, быстро выключив мотор и приступив к ремонту. В противном случае двигатель необратимо перегревается, клинит или деформируется.Система снабжена индикатором температуры ОЖ, стрелочным, цифровым или обычной красной лампочкой

Водитель должен уделять этому параметру адекватное внимание, особенно в напряжённых режимах, в жару или при максимальной нагрузке

Подключение радиаторов

1. Как уже известно, пластинчатый радиатор перед продажей комплектуется краном и клапанным вкладышем с термостатом для автоматической регулировки температуры теплоносителя и воздуха в помещении;
2. Некоторые модели оснащаются механизмами подключения радиатора к отопительному контуру под полом или вмонтированному в стены помещения;
3. Основные схемы подключения радиаторов – боковая или нижняя:
   1. При боковом присоединении подключения штуцера радиатора находятся по бокам, что не мешает подключать их к вертикальному стояку. При горизонтальном подключении радиатор присоединяется через фитинг.
   2. При нижнем присоединении штуцера радиатора выводятся снизу, поэтому горизонтальное подключение не представляет проблемы, а для вертикальной схемы радиатор подключается через фитинги.
4. Из-за высокой инерционности стальных радиаторов их подключают к системе с принудительным движением теплоносителя, чтобы повысить и ускорить теплоотдачу;
5. Для стальных приборов отопления включение в схему с открытым расширительным бачком чревато быстрым развитием коррозии из-за присутствия в теплоносителе большого количества кислорода, поступающего из воздуха. Из-за этого кислотность теплоносителя повышается, и внутренняя поверхность змеевика батареи отопления начинает разрушаться. Соответственно, время безремонтной эксплуатации радиатора уменьшается;
6. Если других решений нет, и необходимо устанавливать радиатор в открытую отопительную систему, то тепловой контур защищается антидиффузионным барьером, который не пропускает воздух в трубы отопления.

Нижнее подключение радиатора
Боковое подключение радиатора

Практические и организационные выводы

Принцип работы пластинчатых приборов такой же, как и у водяных – они увеличивают и удерживают температуру в комнате за счет потоков теплого воздуха.

1. Надежность и прочность стальных радиаторов намного выше, чем у приборов из других сплавов и металлов, поэтому они рекомендованы к работе в центральной системе отопления.
2. Медные радиаторы не разрушаются от коррозии, но в системах с высоким давлением их лучше не устанавливать. Еще один недостаток – высокая цена.
3. Алюминиевые радиаторы дешевле всех, имеют отличную теплоотдачу, но слабый механически корпус, который тоже быстро коррозирует в кислотной среде.

Так как подключение пластинчатых отопительных приборов осуществляется через нижние или боковые штуцера, их можно монтировать прямо на пол, встраивать в поверхность пола или вешать на стену комнаты. Для каждого отдельного случая можно подобрать свое оформление и техническое оснащение прибора.

Принципы построения систем охлаждения

Снижение эффективности работы системы охлаждения приводит к увеличению температуры поршней, уменьшению зазоров между поршнем и цилиндром. Тепловые зазоры уменьшаются до нуля. Поршень задевает за стенки цилиндра, образуются задиры, перегретое масло теряет смазочные свойства и масляная плёнка разрывается. Такой режим работы может привести к заклиниванию двигателя. Перегрев сопровождается неравномерным расширением головки блока, болтов крепления, блока двигателя и пр. В дальнейшем разрушение двигателя неизбежно: трещины в головке блока, деформация плоскостей стыка головки и самого блока цилиндров, образуются трещины сёдел клапанов и т.п. — неприятно даже перечислял, всё это, поэтому лучше до этого не доводить!

Система охлаждения двигателя и масла призвана не допустить подобного развития событий, но для того, чтобы система справилась с поставленными задачами, необходимо использовать качественную охлаждающую жидкость (ОЖ). Низкозамерзающие ОЖ называют антифризами — от английского слова «antifreeze». Ранее ОЖ приготовляли на основе водных растворов одноатомных спиртов, гликолей, глицерина и неорганических солей. В настоящее время предпочтение отдано моноэтиленгликолю — бесцветной сиропообразной жидкости с плотностью примерно 1,112 г\см2 и температурой кипения 198 гр. Задача ОЖ не только охлаждать двигатель, но и не кипеть во всём диапазоне температур работы двигателя и его компонентов, иметь высокую теплоёмкость и теплопроводность, не пениться, не оказывать вредного воздействия на патрубки и уплотнения, обладать смазывающими и антикоррозийными свойствами.

В 70 х годах выпускался антифриз на основе водного раствора моноэтиленгликоля с температурой начала кристаллизации — 40 гр. Он не требовал разбавление водой при добавлении в систему охлаждения. Этот препарат получил название ТОСОЛ — по названию лаборатории «Технология Органического Синтеза». Т.к. название не запатентовано, то ТОСОЛом называют готовый к применению продукт, а «антифризом» — концентрированный раствор (хотя ТОСОЛ тоже антифриз).

Готовые антифризы окрашивают для безопасности и выбирают броские цвета: синий, зелёный, красный. В процессе эксплуатации антифриз теряет полезные свойства — снижаются антикоррозийные свойства, возрастает склонность к пенообразованию. Срок службы отечественных ОЖ от 2 до 5 лет, импортных 5-7 лет.

На рисунке, приведённом ниже, изображена схема системы охлаждения автомобиля. Ничего особенного или сложного в системе охлаждения нет и тем не менее…

При пуске двигателя начинает вращаться помпа (водяной насос). Привод помпы может иметь свой шкивок, приводимый во вращение ремнем вспомогательного оборудования или приводиться вращением ремня ГРМ. В системе охлаждения находится крыльчатка, которая вращаясь, приводит в движение охлаждающую жидкость. Для быстрого прогрева двигателя система «закорочена», т.е. термостат закрыт и не пропускает жидкость в радиатор охлаждения. По мере роста температуры охлаждающей жидкости открывается термостат, переводя систему в другое состояние, когда охлаждающая жидкость проходит по длинному пути — через радиатор системы охлаждения (короткий путь перекрыт термостатом). Термостаты имеют различные характеристики открытия. Обычно на кромке нанесена температура открытия. Наверное не стоит объяснять устройство радиатора. В нижней части радиатора установлен датчик включения вентилятора. Если температура охлаждающей жидкости достигнет определённой величины — датчик замкнётся, а т.к. электрически он соединён на разрыв цепи питания электровентилятора, то при замыкании — должен включиться вентилятор системы охлаждения. По мере остывания охлаждающей жидкости — вентилятор выключается, а термостат перекрывает длинный путь на короткий. Всё просто, но не очень…

Такая схема является основой, но жизнь не стоит на месте и различные производители усовершенствуют системы охлаждения. На некоторых автомобилях Вы не найдёте датчика включения вентилятора системы охлаждения, т.к. вентилятор включается от ЭБУ двигателем в зависимости от показаний датчика температуры охлаждающей жидкости

Стоит обратить внимание на ситуацию, при которой при вклинении зажигания — сразу включается вентилятор системы охлаждения. Или неисправен датчик температуры, или повреждены его цепи, или неисправен сам ЭБУ двигателем — он «не видит» температуру двигателя и на всякий случай включает сразу вентилятор

На некоторых а\м на пути к отопителю установлены специальные электроклапана, разрешающие или перекрывающие путь охлаждающей жидкости (БМВ, МЕРСЕДЕС). Такие клапана иногда «помогают» системе охлаждения выйти из строя.

Как работает система охлаждения двигателя?

Компоненты системы охлаждения включают в себя радиатор, один или несколько вентиляторов, шланги, водяной насос и термостат, а также переливной резервуар. Охлаждающая жидкость представляет собой смесь воды и антифриза, которая не только предотвращает замерзание жидкости, как следует из ее названия, но и содержит химические вещества для уменьшения коррозии и накопления накипи. В некоторых юрисдикциях, таких как Британская Колумбия, требуется, чтобы антифриз включал добавку с горьким вкусом.

Для выполнения своей работы охлаждающая жидкость движется непрерывным циклом и проталкивается водяным насосом через двигатель. Двигатель содержит внутренние полые конструкции, называемые водяными рубашками. Через них протекает охлаждающая жидкость, поглощая его избыточное тепло. Затем она проходит через шланги к радиатору и там остывает. Оттуда антифриз возвращается в двигатель, где заменяет горячую охлаждающую жидкость, чтобы повторить процесс.

При этом радиатор охлаждает горячую жидкость, используя более холодный воздух, который поступает через решетку автомобиля. Хладагент течет через узкие трубки внутри радара, чтобы тепло могло рассеиваться как можно быстрее. Если через решетку не поступает достаточное количество воздуха, например, когда автомобиль работает на холостом ходу, вентилятор позади радиатора пропускает через него воздух.

Примечание: какая-то часть горячей охлаждающей жидкости отводится прямо из двигателя в небольшие шланги, которые подводят ее к сердечнику нагревателя — это миниатюрная версия радиатора. Когда охлаждающая смесь проходит через нее, это тепло отводится в кабину для системы климат-контроля.

Но хотя двигатель не должен быть горячим, также он не может быть слишком холодным. Хотя диапазон для работы мотора варьируется в зависимости от модели, минимальная температура обычно составляет от 85 C до 95 C.

Крышка расширительного бачка

Еще один незаменимый компонент системы – это пробка. Существует два типа конструкции – герметичная и негерметичная. В том случае, если на автомобиле применяется последняя, пробка расширительного бачка имеет только дренажное отверстие, через которое уравновешивается давление в системе.

Но если герметичная система применена, то в пробке имеется два клапана – впускной (забирает внутрь воздух из атмосферы, работает при давлении ниже 0,2 бар) и выпускной (срабатывает при давлении свыше 1,2 бар). Он выбрасывает из системы излишки воздуха.

Получается так, что в системе всегда давление больше, чем в атмосфере. Это позволяет немного повысить температуру кипения антифриза, что благоприятно сказывается на работе двигателя. Особенно это хорошо для движения по пробкам в городских условиях. Пример герметичной системы – автомобили ВАЗ-2108 и аналогичные. Негерметичной – модели классической серии ВАЗ.