В отопительной системе здания основную роль играют трубы для отопления, так как они переносят и отдают полученную тепловую энергию установки. Для труб отопления и условий процесса скорость отдачи тепловой энергии зависит от толщины стенки и тепловых характеристик материала.

В большинстве случаев наиболее важным аспектом при выборе является мощность труб – тепловая проводимость, физическое свойство, которое связывает скорость, с которой тепло проходит через материал к разности температур в проводимости. На эффективность термической проводимости материала труб может влиять степень пустот материала и рабочая температура.

Особенности работы труб в системе отопления

Центральное отопление отличается от обогрева помещений тем, что выработка тепла происходит в одном месте, например, в помещении или подвале в доме или в механической комнате в большом здании (хотя и не обязательно в геометрически «центральной» точке). Тепло распространяется по всему зданию, как правило, принудительным потоком через трубопровод, который переносит воду или пар.

Трубы, которые распределяют теплоноситель, теряют тепло в окружающую среду. Эти потери приводят к нежелательному охлаждению среды в системе, что приводит к повреждению и утечкам. Потери тепла могут быть приемлемыми, если трубы отопления помещены в отапливаемое пространство. Однако эта форма теплопередачи нежелательна, поскольку ее нельзя регулировать.

Потери тепла от труб можно свести к минимуму за счет изоляции и путем регулирования температуры среды по отношению к наружной температуре. Требуемое количество изоляции зависит от температуры воды и годовых часов работы системы отопления.

Потери тепла также могут возникать при циркуляции очень холодных сред. В таких ситуациях трубы изолированы, чтобы предотвратить нагрев от окружающей среды, а также для предотвращения образования конденсата на поверхности наружной стенки.

Распределительные трубы центрального отопления теряют значительное количество тепла. Потери могут составлять до 20-25% общей тепловой нагрузки централизованного теплоснабжения, что может серьезно повлиять на прибыльность системы.

Требования к трубам отопления

Любая поверхность, которая более горячая, чем ее окружающая среда теряет тепло. Скорость, с которой происходит потеря зависит от многих факторов, но температура и площадь поверхности часто доминируют: чем больше температура и площадь, тем больше потеря.

Существует много простых и сложных систем отопления, которые используют трубы в различных вариантах установок на основе принципов работы, требований к тепловой эффективности, к проводимости, пространственных ограничений, общей прочности и стоимости. Вот универсальные требования компонентов и материалов отопительных линий:

• Высокая эффективная теплопроводность. Передача тепла на большие расстояния с минимальным перепадом температуры.
• Пассивная работа. Отсутствие движущихся частей и не требует энергии, кроме тепла, чтобы работать.
• Изотермическая устойчивость.
• Длительный срок службы без обслуживания. Никаких движущихся частей, которые могли бы изнашиваться.
• Экономичность. Снижение затрат на требуемое техническое обслуживание и материалов на замену.

По критериям подходят для любой системы отопления пластиковые и медные трубы. Также существует специальный вид: трубы для топления HP. Но при выборе материала важно учитывать требования к монтажу элементов, дополнительных компонентов, например, изоляции, а также типа системы отопления.

Линия подачи тепловой энергии проектируется таким образом, что сам трубопровод служит в качестве нагревательного элемента, поэтому нагревательные трубы также могут быть изготовленных из стали:

• нержавеющей
• углеродистой
• оцинкованной

Производительность (количество тепла, которое может быть передано) трубы для отопления зависит от ее длины, диаметра, фитильной структуры и общей формы. Чем больше диаметр, тем больше мощности можно транспортировать, но чем длиннее линия, тем менее способна переносить тепло. Конструкция трубы может быть согнута, чтобы переместить тепло там, где это необходимо, или поместиться в меньшие пространства, но эти модификации влияют на общую теплоту, которую можно транспортировать.

В тех случаях, когда количество тепла, которое необходимо транспортировать, слишком велико для одной трубы, несколько элементов могут использоваться параллельно и последовательно, чтобы переместить больше тепла на большие расстояния.

Добавление изолирующего слоя уменьшает внешнюю поверхность для потери температуры. Хотя площадь поверхности может быть, когда изоляция добавляется к круглой трубе: относительный эффект снижения температуры значительно больше, а уменьшение потерь тепла достигнуты. Например, труба диаметром 15 мм проходя через воздух (при 20 ° C) с горячей жидкостью поднимает свою внешнюю температуру до 75 ° C. Потери тепла составляют около 60 Вт на метр трубы. Добавление слоя толщиной 25 мм стандартной изоляции труб увеличила бы площадь поверхности примерно на 3,5, но наружная температура поверхности упадет от 75 ° C до 23 ° C. Общий эффект будет заключаться в сокращении потерь тепла от 60 Вт до 12 Вт на метр.

Использование изоляции на трубах, несущих высокие температурные потоки является нормальной и приемлемой практикой. Но не следует предполагать, что любые существующие изоляционные материалы обеспечивают наиболее эффективную защиту для снижения затрат.

Пластиковая труба или медь

Пластмасса не подвержена коррозии под водой и воздухом, однако соединение пластиковых труб может протекать из-за чрезмерного времени работы, что вызывает утечку и сбой системы. Монтаж пластмассовой трубы является чрезвычайно быстрым процессом благодаря гибкости и скорости установки фитингов.

Пластиковая труба для отопления становится дешевле, так как медь продолжает расти, однако стоимость фитинга для пластика очень дорога. На данный момент стоимость медной и пластиковой трубы отопления аналогична, включая фитинги.

Внешние размеры медных и пластиковых элементов идентичны. Разница заключается в толщине стенки и, следовательно, давлении, которое может обрабатывать труба для отопления. Пластиковая — выдерживает до 10 бар. Количество давления на медной зависит от того, насколько плотно прилегают фитинги.

Максимальное рабочее тепло на пластиковой трубе не должно превышать 92 ° C. Теплота медной — как точка плавления 1100 ° С. Это не та точка плавления меди, о которой должны беспокоиться — припой, температура которого составляет 250˚C. Скорее всего, получите давление пара, которое приведет к разрыву меди, прежде чем какая-либо отопительная система достигнет такого тепла.

К сожалению, в инструкции по установке, такой как бойлер, есть ограничения на пластиковые трубы. Одним из примеров инструкций является то, что водопровод к котлу должен монтироваться на меди от минимума 1 метра. Могут применяться другие инструкции к другим устройствам.

На основании характеристик материалов пластика и меди, были созданы специальные трубы для отопления, которые полностью соответствуют требованиям к отопительным системам.

Тепловые трубы отопления

Трубы для отопления (НР) являются одним из наиболее эффективных способов перемещения тепла или тепловой энергии из одной точки в другую. Тепловые трубы были впервые разработаны для подачи и удаления отработанного тепла из систем преобразования энергии. Сегодня тепловые трубы используются в различных системах отопления и становятся все более популярными как пассивные технологии теплообмена благодаря высокой эффективности.

Эти устройства представляют собой герметичные сосуды, которые изолированы и засыпаны рабочей жидкостью, как правило, в небольшом количестве. Трубы используют комбинацию испарения и конденсации рабочей жидкости для чрезвычайно эффективного переноса тепла.

Три основных компонента тепловой трубы включают:

• Уплотненная, герметичная оболочка или емкость с вакуумным уплотнением
• Рабочая жидкость
• Капиллярная фитильная структура

Все они работают вместе, чтобы передавать тепло более эффективно и равномерно. Фитильная структура выравнивает внутреннюю поверхность оболочки трубки и насыщается рабочей жидкостью. Фитиль обеспечивает структуру для разработки капиллярного действия для возврата жидкости из конденсатора (теплоотдача / приемник) в испаритель (вход / источник тепла).

Наиболее распространенный тип труб — цилиндрический в поперечном сечении с фитилем на внутреннем диаметре. Рабочая жидкость/пар перемещается через фитиль с более холодной стороны (конденсатора) на более горячую сторону (испаритель), где она испаряется. Затем этот пар перемещается в радиатор конденсатора, одновременно обеспечивая тепловую энергию. Рабочая жидкость конденсируется, высвобождая свою скрытую теплоту в конденсаторе, а затем повторяет цикл для непрерывного удаления тепла из части системы.

Поскольку труба отопления содержит вакуум, рабочая жидкость будет кипеть и поглощать скрытую теплоту значительно ниже ее температуры кипения при атмосферном давлении. Например, вода будет кипеть при температуре выше 273 ° К (0 ° C) и начнет эффективно передавать скрытую теплоту при этом низком уровне.

Падение температуры в системе такого трубопровода минимально из-за очень высоких коэффициентов теплопередачи для кипения и конденсации. Эффективная теплопроводность может достигать 10 000 — 100 000 Вт / м K для длинных НР-труб по сравнению с примерно 400 Вт / м K для меди.

Выбор материала для труб отопления варьируется в зависимости от применения и привел к соединению нескольких веществ, таких как нержавеющая сталь, медь и аммиак с алюминием, сталь и никель.

Существует много типов фитильных структур, которые могут использоваться в тепловой трубе, и они обычно классифицируются как рифленые, сетчатые, порошкообразные и гибридные. Рифленая труба для отопления представляет собой медную трубку с серией мелких канавок вокруг внутреннего периметра сечения. В то время как вода перемещается в канавках, пар перемещается в открытом пространстве конструкции.

Трубы для отопления не содержат движущихся частей и обычно не требуют технического обслуживания, поэтому они могут обеспечить отличный срок службы в сочетании с лучшими характеристиками теплопередачи.

Тепловые трубы обеспечивают высокую эффективную теплопроводность, энергоэффективность, малый вес, низкую стоимость, гибкость и много различных вариантов размера и формы. В качестве пассивных систем теплопередачи трубы отопления обеспечивают простую и надежную работу с высокой эффективностью теплопроводности, возможностью транспортировки тепла на большие расстояния и бесшумной работы без вибрации.