В современной технике широко применяется технология сочетания двух материалов с взаимодополняющими свойствами. Это касается и отопительного оборудования. На рынке конвекторов и радиаторов лидирующие позиции занимают биметаллические модели отечественного и импортного производства. Прочная сталь усиливает конструкцию, за счет чего приборы способны выдержать высокое рабочее давление, которое свойственно для российских отопительных систем. Внутренняя стальная составляющая спокойно реагирует на щелочную воду – водородный показатель рН.
Для алюминия характерна высокая теплопроводность, что значительно повышает теплоотдачу прибора. При этом снижается его инерционность – радиатор способен быстро нагревать и охлаждаться. Кроме того, этого высокотехнологичный материал, который способен принимать любую форму, в том числе оребрение сложной конфигурации. Благодаря совокупности показателей, биметалл идеально подходит для использования его в экстремальных российских условиях. Комбинированные модели обладают теплоотдачей, которая в 1,5-2 раза выше, чем у лучших стальных радиаторов таких де размеров. При этом внешне он намного изящнее и легче по весу. Дизайн биметаллических радиаторов напоминает дизайн алюминиевых. Однако биметаллические намного прочнее. Но, как оказалось, существуют разные биметаллы.
Классификация биметаллов
Биметаллическими бывают как радиаторы, так и конвекторы. Хочется напомнить, что принцип действия у этих приборов разный. Конвектор упрощенно – это труба с оребрением. Воздух проходит между ребрами снизу вверх и под действием конвекции нагревается. Благодаря тому, что основной тепловой поток этого прибора конвекционный, он и получил свое название. Если говорить о радиаторах, то наряду с конвекционной здесь присутствует и лучевая составляющая, которая составляет 45%. Это обеспечивает распределение тепла не только вверх, но и в стороны.
Биметалл и полубиметалл. В биметаллическом радиаторе стальной сердечник выступает в качестве усилителя вертикальных каналов. В алюминиевых приборах именно место их соединения с коллекторами является проблемным и не выдерживает высокого давления. Эту задачу можно решить двумя способами. Первый состоит в изготовлении стального каркаса, который заливается алюминием. Такие приборы можно назвать полностью биметаллическими. Их вертикальные каналы и горизонтальные коллекторы образуют стальную сварную конструкцию. Вода вступает в контакт только со сталью, что предотвращает образование гальванической пары сталь-алюминий. Второй способ состоит в усилении только вертикальных каналов стальными трубками. Такие приборы можно условно назвать полубиметаллическими, хотя производители их называют тоже биметаллическими. По большому счету, такое техническое решение имеет право на существование, поскольку алюминиевый коллектор обладает достаточно толстыми стенками, чтобы выдержать давление. По мнению специалистов НИИ сантехники, проблема гальванической пары не так серьезна, как о ней говорят. Главное условие, которое необходимо соблюдать в такой конструкции, это неподвижно зафиксировать стальные вкладки в алюминиевой рубахе и надежно их скрепить, чтобы не допустить их выпадение в результате разного теплового расширения двух металлов, что может привести к перекрытию сечения нижнего коллектора.
Тестируемые модели
В испытаниях были использованы биметаллические секционные радиаторы, оснащенные полностью стальным сердечником. Выяснилось, что они не достаточно широко представлены на отечественном рынке, и самыми распространенными являются только три марки - Сантехпром БМ (Россия), Global Style (Италия), Bimex (Чехия). Также можно найти уральскую разработку Онтарио (г. Екатеринбург), но она еще не запущена в серийное производство. Вероятно, в следующем году на рынок выйдут украинские биметаллические приборы РБ и РБП, производимые киевским заводом Большевик и ООО Пресс. Сейчас они находятся на испытаниях в НИИ сантехники.
Мы проводили испытания российских, итальянских и чешских радиаторов.
В испытаниях участвовали по два образца каждой модели. Монтажная высота (межосевое расстояние) составила 500 мм. Тестирование проходило при участии специалистов из аккредитованной лаборатории отопительных приборов ФГУП НИИ сантехники, которое является головным институтом Российской Федерации по разработке и испытанию отопительных приборов, а также ООО Витатерм.
Этапы тестирования
1.Тепловые испытания. Здесь применялась методика, разработанная в НИИ сантехники. Задача тестирования заключается в определении таких параметров, как:
- коэффициент теплопередачи. Это интегральный показатель, интересный только для специалистов. Косвенно он подтверждает эффективность конструкции.
- номинальный тепловой поток. Показывает тепловую мощность прибора. В нашем примере теплоотдача одной секции определяется с помощью номенклатурного шага. Чем меньше его значение, тем меньше погрешность при выборе прибора отопления.
- удельная масса. Демонстрирует вес киловаттного прибора. Знать это значение будет полезно для хозяйственника, отвечающего за закуп, транспортировку и монтаж отопительных приборов для всего объекта. Также при частных транспортных перевозках такие сведения будут необходимы.
- теплоплотность. Этот параметр определяет растянутость радиатора, поэтому знать его необходимо всем. Мощность погонного метра зависит от значения теплоплотности – чем она выше, тем лучше. Согласно нормам, прописанным в СНиПе 2.04.05-91*, прибор должен покрывать 75% длины подоконника. Это обеспечит максимально эффективный нагрев всего помещения.
Методика испытаний позволила выбрать такие модели радиаторов, которые оптимально подходили для установки в жилых помещениях. Их мощность находилась в пределах 0,85-1 кВт. Ей соответствовали шестисекционные радиаторы Global Style и пятисекционные радиаторы Сантехпром БМ и Bimex.
Приборы разместили в специальной изотермической камере, температура в которой была 18-21 градусов и полностью имитировала реальные условия эксплуатации. Здесь приборы работали в течение недели. Они были расположены под окном, роль которой выполняла охлаждаемая утепленная стена, на высоте 1 метра над уровнем пола. Прибор был подключен к испытательному стенду, по которому осуществлялось движение теплоносителя. Схема движения была сверху-вниз и предусматривала нормированные (нормальные) условия, то есть атмосферное давление 760 мм ртутного столба, расход воды через радиатор составлял 0,1 кг/сек., средняя температура теплоносителя была на 70 градусов выше температуры окружающего воздуха.
Чтобы исключить теплопотери, соединительные трубы между прибором и стендом были тщательно изолированы. Потери теплоты стенда были оценены после того, как закольцевали обратный и подающий трубопроводы при тарировке. Таким образом, тепловую мощность прибора составила разница между измеренным с помощью ваттметра тепловым потоком системы и собственно теплопотерями стенда.
2. Эксплуатационные испытания. Здесь были созданы реальные процессы нагрева и охлаждения, которые происходят в отопительных системах. С их помощью можно понять, каким образом поведут себя приборы в результате многолетней эксплуатации, что ведет, как правило, к снижению их тепловых показателей. Тепловое расширение у стали и алюминия разное. Это может вызвать движение сердечника по отношению к алюминиевой рубахе и снижение прочности прилегания этих материалов друг к другу. Теплопроводность радиатора при таких процессах снижается, и, соответственно, падает теплоотдача.
Благодаря наличию специального стенда можно пропускать через прибор то холодную +5-10 градусов, то горячую +90-95 градусов воду. Каждый образец прошел 360 циклов резких температурных скачков. Переводя это в годы, получается 20 лет непрерывной нормальной работы. Такие тепловые испытания были проведены дважды, после чего сопоставили полученные результаты. Это позволило определить тепловую стабильность радиатора во время эксплуатации системы. Надо сказать, что на сегодняшний день общий нормативный документ на отопительные приборы, в том числе и на биметаллические секционные радиаторы, еще не создан. Существует лишь проект ГОСТа, согласно которому двухпроцентное снижение тепловых показателей, полученное в ходе эксплуатационных испытаний, можно не учитывать. В случае, если снижение было больше, то берут средний показатель, полученный после двух испытаний.
3. Прочностные испытания. Они проводились в соответствии с методикой, которая была разработана НИИ сантехники. При этом использовался стенд RP-50, где развивается давление до 6 МПа (60 атмосфер).
Для начала выясним, в чем разница между испытательным, рабочим давлением и давлением опрессовки. Для каждого прибора существует свое рабочее давление, которое определяет завод-изготовитель, исходя из материалов и их прочностных характеристик. Как правило, его значение учитывает тройной запас прочности, поэтому для того, чтобы прибор вышел из строя, необходимо превысить рабочее давление втрое. На заводе радиаторы проходят испытание давлением, в 1,5 раза превышающим рекомендуемое значение. Кстати, в Европе такие испытания проводят при давлении в 1,3 раза выше рабочего, поскольку западные отопительные системы характеризуются более грамотной эксплуатацией.
Давление опрессовки – это максимальное давление, которое возникает в системе при опрессовке радиаторов в месте монтажа. Надо сказать, что расчетное максимальное избыточное давление теплоносителя может определить более слабый элемент, к примеру, термостат, а не сам радиатор. Согласно СНиПу 3.05.01-85, опрессовка системы может проводиться при полуторакратном превышении рабочего давлении теплоносителя. В технической документации РД 34.20.501-95 это значение равно 1,25. Вывод из всего вышесказанного следующий – закончив установку отопительных приборов, сантехник обязан проверить систему на герметичность. Для этого напор воды должен быть сильнее обычного. Эту процедуру выполняют как после сдачи строительного объекта, так и перед началом каждого отопительного сезона.
Возвращаясь к нашему случаю, приборы проходили испытание при максимальном давлении, указанном в рекомендациях производителя как рабочее. При этом визуально проверялась герметичность системы. Затем давление было повышено до испытательного - в 1,5 раза, а затем до максимального в 60-62 атмосферы – это все, на что была способна установка. В результате испытаний выяснилось, что запас прочности всех радиаторов больше, и ни один из них не был разрушен.
