Nuove tecnologie di riscaldamento: un radiatore anziché una battiscopa

Sezioni dell’articolo

• La storia del riscaldamento del battiscopa
• Come funziona il sistema di riscaldamento del battiscopa
• Il principio del riscaldamento del battiscopa
• Caratteristiche di riscaldamento del battiscopa – pro e contro

In questo articolo: Le origini del riscaldamento del battiscopa; installazione di un sistema di riscaldamento battiscopa; radiatori ad acqua ed elettrici a battiscopa; il principio di funzionamento del riscaldamento dello zoccolo; perché nella costruzione di radiatori a battiscopa vengono usati solo rame e alluminio; pro e contro del riscaldamento dello zoccolo.

Con l’inizio del freddo e fino a metà primavera, siamo costretti a riscaldare ulteriormente i nostri corpi, nonostante i dispositivi di riscaldamento regolarmente funzionanti. In che modo i radiatori del sistema di riscaldamento e dei riscaldatori elettrici si scaldano al massimo, ma i piedi sono ancora freddi? Riguarda la convezione dell’aria: l’aria più calda, che riceve calore da radiatori e caloriferi, sale al soffitto e quella fredda è sempre vicino al pavimento. Per risolvere il problema del riscaldamento e del congelamento dei piedi da parte delle forze del sistema “warm plinth”, e in effetti, le stanze sono riscaldate non dai suoi radiatori, ma dal calore di radiazione che emana dalle pareti riscaldate da loro.

La storia del riscaldamento del battiscopa

Senza dubbio, il fondatore di questo metodo di riscaldamento può essere considerato un ingegnere del riscaldamento russo, il professor Vyacheslav Avgustovich Yakhimovich. All’inizio del secolo scorso, ha sviluppato e brevettato un sistema di riscaldamento a vapore di cemento – tubi attraverso i quali circolava vapore caldo e, in alcuni casi, l’acqua veniva condotta attraverso le pareti e lungo di esse, ricoperta da pannelli di gesso, cemento o legno sulla parte superiore. Il riscaldamento a vapore di calcestruzzo di Yakhimovich presentava una serie di vantaggi rispetto al riscaldamento dell’acqua della circolazione naturale che stava guadagnando popolarità in quel momento – il calore veniva trasferito dal liquido di raffreddamento al gesso o allo strato di finitura del calcestruzzo, e questi materiali lo tenevano bene e lo davano ai locali sotto forma di calore da radiazioni per lungo tempo, il che ha permesso di far fronte a frequenti malfunzionamenti dei sistemi di riscaldamento. Gli svantaggi del riscaldamento a vapore di cemento, vale a dire la necessità di una revisione delle pareti in caso di perdite di tubi di riscaldamento, la complessa installazione del sistema di tubazioni, che richiede molti giorni di lavoro con stucco, e l’elevata perdita di calore degli edifici stessi ne ha impedito la diffusione in Russia. Nel frattempo, in Europa, il riscaldamento a pannelli o radianti, basato sugli sviluppi di Jachimovich, ha goduto di grande popolarità nel 20 ° secolo..

Tuttavia, nell’URSS, c’erano ancora sistemi di riscaldamento simili: tubi di acciaio o ghisa di riscaldamento venivano posati lungo le pareti lungo la linea del battiscopa, la parte superiore era coperta di cemento, da cui era formato il battiscopa. Tale riscaldamento del battiscopa fu utilizzato a metà del secolo scorso nelle istituzioni mediche e per bambini dell’Unione Sovietica..

In Europa, i sistemi di riscaldamento a battiscopa si sono sviluppati di più: sono stati sviluppati pannelli cavi sotto forma di un battiscopa classico, che coprono tubi di riscaldamento dotati di nervature verticali su tutta la lunghezza. Le nervature hanno permesso di aumentare il trasferimento di calore dei radiatori del battiscopa di oltre il 60% rispetto ai pannelli di riscaldamento piatti e rotondi senza nervature.

Come funziona il sistema di riscaldamento del battiscopa

Il riscaldamento del battiscopa è suddiviso in acqua calda e riscaldamento elettrico. I componenti principali di un sistema raffreddato ad acqua sono un blocco radiatore per uno zoccolo caldo, un collettore di distribuzione e tubi di plastica a tenuta di ossigeno, collocati all’interno di un tubo corrugato in XLPE.

Il blocco del radiatore è costituito da uno scambiatore di calore e una scatola di alluminio. Lo scambiatore di calore è costituito da due tubi di rame, il cui diametro esterno è di 13 mm, lo spessore della parete è di 2 mm, con lamelle verticali in alluminio o ottone fissate su di essi. La scatola di alluminio è composta da tre strisce, profilate da estrusione a caldo: il movimento centrale, la parte superiore e il coperchio anteriore. Larghezza scatola – 28 mm, altezza – 140 mm. Lo scambiatore di calore è montato all’interno della scatola utilizzando supporti di un design speciale.

Il collettore di distribuzione è costituito da due tubi d’acciaio paralleli dotati di uscite, ingressi, prese d’aria, valvole termiche di intercettazione e scarico – il tubo superiore è progettato per essere collegato a una fonte di alimentazione del portatore di calore e il suo ulteriore cablaggio attraverso tubi di plastica ai radiatori di riscaldamento, attraverso quello inferiore viene restituito il portatore di calore raffreddato alla caldaia di riscaldamento o, in caso di riscaldamento centralizzato, al tubo di ritorno.

Quando si costruisce un riscaldamento del battiscopa, un tubo di plastica, con l’aiuto del quale il refrigerante viene erogato e rimosso dai radiatori del riscaldamento, viene inserito in un tubo corrugato. Poiché parte del circuito di riscaldamento dovrà essere posato nel pavimento e fatto passare attraverso le pareti, il tubo corrugato esterno ti permetterà di sostituire quello interno senza aprire il pavimento – semplicemente rimuovendo quest’ultimo dal canale ondulato e inserendo un nuovo tubo PEX in esso. Tuttavia, la completa assenza di aria all’interno del sistema di riscaldamento del battiscopa e l’immunità dei tubi di plastica ai sali contenuti nell’acqua gli consentiranno di funzionare senza problemi per lungo tempo.

La massima temperatura dell’acqua o dell’antigelo utilizzata nel sistema di riscaldamento del battiscopa come vettore di calore non deve superare gli 85 ° C, la pressione di esercizio non deve superare 3 atmosfere, altrimenti i tubi di plastica reticolati perderanno resistenza. Poiché la temperatura dell’acqua nell’impianto di riscaldamento centrale può essere superiore a 85 ° C e la pressione di esercizio può superare le 9 atmosfere (durante il test dell’impianto di riscaldamento con un colpo d’ariete), sono necessarie ulteriori misure. Invece di tubi di plastica, puoi usare tubi di metallo-plastica o rame, collegati tra loro mediante saldatura, come opzione: utilizzare uno scambiatore di calore, incorporato come un ricevitore di energia termica dalla rete di riscaldamento centrale, trasferendolo al refrigerante al sistema di riscaldamento del battiscopa attraverso piastre di rame. L’ultima misura è particolarmente efficace, poiché consente di mantenere le caratteristiche ad alte prestazioni del riscaldamento del battiscopa e di proteggerlo completamente dalla temperatura e dagli effetti idraulici del riscaldamento centrale.

Quando si installa un sistema di riscaldamento del battiscopa, potrebbe essere necessario dotarlo di apparecchiature aggiuntive, come: termostati termomeccanici o termoelettrici per ciascun gruppo di radiatori di riscaldamento, un servoazionamento sul collettore di distribuzione, una pompa di circolazione, un manometro e un termometro all’ingresso del refrigerante sul collettore.

Il riscaldamento elettrico del battiscopa si basa su blocchi di radiatori con elementi riscaldanti ad aria incorporati, ovvero l’installazione è molto più semplice rispetto ai sistemi con un vettore di calore liquido. L’aspetto dei radiatori elettrici del battiscopa è completamente identico a quelli liquidi, la differenza è nell’assenza di tubi che forniscono il refrigerante, l’elemento riscaldante è incorporato nel tubo di rame inferiore del radiatore e il cavo di alimentazione è posato in quello superiore in un isolamento in silicone resistente al calore. La potenza degli elementi riscaldanti è di 200 W per ogni contatore, la fonte di alimentazione per loro è una normale rete elettrica domestica. Nonostante l’elevato livello di protezione dall’umidità, i radiatori elettrici a battiscopa non sono destinati all’installazione in ambienti con elevata umidità dell’aria.

Il principio del riscaldamento del battiscopa

I radiatori per riscaldamento a zoccolo non sono in grado di riscaldare l’atmosfera della stanza per convezione dell’aria, poiché si trovano vicino ai piani delle pareti e il flusso convettivo dell’aria che emana da loro è influenzato dall’effetto Coanda.

Lo strano comportamento di un getto di aria calda da una candela accesa – la sua aspirazione a qualsiasi superficie vicina – fu notato dal fisico inglese Thomas Jung, che lo menzionò in un rapporto che aveva dato alla Royal Society di Londra nel 1800.

Uno studio dettagliato dell’effetto di “attaccamento” del flusso d’aria alle superfici vicine è stato condotto dallo scienziato rumeno Henry Coanda, che lo ha scoperto per caso all’inizio del XX secolo, uno dei primi ricercatori di aerodinamica. Durante gli esperimenti con una turbina a getto, creata secondo il suo progetto, Coanda ha scoperto lo stesso effetto fisico di Jung 100 anni fa: il flusso di fluido proveniente da una turbina funzionante si dirigeva verso il muro situato sul lato di essa, e sembrava aderire alla sua superficie. Dopo aver condotto ulteriori esperimenti, lo scienziato ha scoperto che il flusso d’aria si comporta allo stesso modo. Nel 1934, Henry Coanda nominò l’effetto che scoprì in suo onore, spiegandolo come segue: una zona di pressione ridotta si forma vicino alle superfici, causata dalla loro impenetrabilità e libero accesso all’aria da un solo lato. Allo stesso tempo, il flusso d’aria di copertura si diffonde su una vasta area, sviluppandosi solo lungo la superficie chiusa.

I radiatori del sistema a plinto caldo sono installati lungo le pareti esterne (un lato rivolto verso l’esterno dell’edificio). La scatola formata da strisce di alluminio ha due fessure orizzontali per tutta la sua lunghezza: una si trova sul pavimento, nel pannello frontale, la seconda è nella parte superiore, più vicino al muro. L’aria fredda penetra all’interno della scatola, si riscalda e si alza, come nel caso di qualsiasi apparecchiatura di riscaldamento, il cui principio di riscaldamento si basa sulla convezione dell’aria, ma in questo caso il flusso d’aria obbedisce all’effetto Coanda e si diffonde solo lungo la superficie della parete. Di conseguenza, il calore dall’aria viene trasferito non nell’atmosfera dell’aria della stanza, ma nel materiale strutturale del muro che, come i riscaldatori a infrarossi, emette calore uniforme sotto forma di raggi infrarossi mentre si riscalda.

Poiché la stanza è riscaldata non per convezione, non è necessario un elevato riscaldamento del liquido di raffreddamento: nella progettazione dei radiatori, è necessario utilizzare solo materiali con un elevato coefficiente di conduttività termica. Questo spiega l’uso di rame e alluminio, la cui conducibilità termica è rispettivamente di 390 e 236 W / mK. Ad esempio, per il ferro, questo coefficiente è solo 92 W / m K e per la plastica rinforzata con metallo è 0,43 W / m K, ovvero rame e alluminio sono i materiali più adatti per i radiatori a battiscopa..

La temperatura massima della scatola di alluminio dello zoccolo caldo durante il funzionamento di questo sistema di riscaldamento non sarà superiore a 40 ° C e la superficie della parete, accanto alla quale è installato il radiatore, non verrà riscaldata sopra i 37 ° C – non sarà possibile bruciarsi con tutto il desiderio.

Caratteristiche di riscaldamento del battiscopa – pro e contro

Proprietà positive di un sistema di riscaldamento basato su radiatori battiscopa:

• mancanza di movimento dell’aria per convezione, accompagnata da pesatura della polvere;
• calore infrarosso percepito positivamente dal corpo umano;
• distribuzione uniforme del calore nella stanza, solo gli oggetti opachi nella stanza sono esposti al riscaldamento a infrarossi;
• L’aria calda non si accumula vicino al soffitto, come nel caso del riscaldamento per convezione. La stessa temperatura viene stabilita in tutto il volume d’aria della stanza;
• le superfici che racchiudono la stanza hanno una temperatura accettabile per una persona, cioè non rubano calore dai corpi umani;
• il problema della deposizione di umidità sulle superfici delle pareti e del soffitto è completamente risolto: saranno sempre asciutti, il che significa che né la muffa né il rilassamento dei materiali di finitura li minacciano più;
• l’installazione del sistema di riscaldamento del battiscopa viene eseguita rapidamente, indipendentemente dall’età dell’edificio. I radiatori a battiscopa, sebbene siano un po ‘più grandi di un battiscopa in legno, non colpiscono così chiaramente come i radiatori in ghisa o bimetallici, solitamente installati sotto un’apertura della finestra;
• l’assenza della necessità di una temperatura elevata del liquido di raffreddamento può ridurre significativamente il consumo di combustibile speso per riscaldarlo – il risparmio sarà di circa il 30-40% rispetto alle esigenze dei sistemi di riscaldamento classici. Inoltre, il risparmio di carburante si ottiene abbassando la temperatura dell’aria nei locali – se le pareti sono riscaldate a +22 ° C, la temperatura dell’aria confortevole sarà di +16 ° C, rispetto a +20 ° C di aria e pareti con una temperatura di +18 ° C, che assorbono calore dai membri della famiglia;
• elevata manutenibilità degli elementi del sistema, che rende possibile fare a meno dello smantellamento dei rivestimenti di finitura in caso di necessità di riparazione;
• equipaggiare con termostati consente di regolare la temperatura ottimale in ogni stanza dotata di radiatori battiscopa, separatamente.

Va notato che il sistema di riscaldamento del battiscopa può anche essere utilizzato per raffreddare i locali, se è riempito con un supporto liquido freddo – l’effetto Coanda funzionerà in questo caso, solo con meno efficienza. Quando si utilizza un sistema per il raffreddamento, è importante mantenere la temperatura del liquido nel sistema a un livello superiore al punto di rugiada in queste condizioni (a seconda dell’umidità dell’aria e della sua temperatura), altrimenti si formerà condensa sulle superfici del circuito, che deve essere rimosso da qualche parte.

Gli svantaggi del sistema includono:

• alto costo – circa 3000 rubli. per metro del sistema di riscaldamento con la sua installazione. Tuttavia, questo prezzo è dovuto a materiali costosi che sono estremamente necessari nel riscaldamento del battiscopa;
• l’installazione del sistema viene eseguita solo da professionisti in possesso dei certificati appropriati dei produttori di sistemi di riscaldamento a battiscopa. Un approccio amatoriale all’installazione non consentirà di raggiungere le caratteristiche termofisiche richieste, ridurrà significativamente la vita utile;
• la lunghezza massima di un circuito di riscaldamento non deve superare i 15 metri di funzionamento, uno dei motivi per cui il sistema deve essere dotato di un collettore di distribuzione. Con una maggiore lunghezza del circuito, l’efficienza di riscaldamento diminuisce notevolmente;
• non è consentita l’installazione di varie sovrapposizioni decorative sulla scatola del radiatore, poiché riducono il trasferimento di calore;
• la maggiore aderenza dei radiatori del battiscopa alla superficie della parete, che consente il pieno utilizzo dell’effetto Coanda, porta infine alla deformazione della decorazione murale del film;
• è necessario mantenere la stanza riscaldata dai radiatori del battiscopa il più libera possibile, senza bloccare le superfici dei battiscopa e delle pareti con i mobili dell’armadio, poiché ciò impedisce la convezione e le radiazioni infrarosse, distorcendo il flusso d’aria e assorbendo il calore IR emesso dalle pareti.

Nel secolo scorso, il riscaldamento del battiscopa, come il riscaldamento radiante in generale, non era molto popolare a causa dell’elevata perdita di calore dei materiali da costruzione: era più facile riscaldare l’aria per convezione, il che consentiva di compensare rapidamente la perdita di calore, nonostante gli ovvi svantaggi di tale riscaldamento. A proposito, è per questo motivo che i radiatori di riscaldamento sono stati installati sotto le aperture delle finestre – attraverso le crepe nei telai e l’area del vetro, il freddo è penetrato molto rapidamente.

Oggi, ci sono materiali da costruzione e di finitura per facciate che possono ridurre significativamente la perdita di calore attraverso le strutture che la racchiudono e i moderni telai delle finestre dotati di unità di vetro a ritenzione termica non consentono il passaggio dell’aria. Tutto ciò rende possibile il passaggio dai classici sistemi di riscaldamento a convezione a un riscaldamento radiante più efficiente, migliorando sensibilmente la qualità della vita nelle nostre case e appartamenti. Nei prossimi anni, i tubi e i radiatori del riscaldamento, comuni per i sistemi a circolazione forzata e naturale (gravitazionale) del refrigerante, scompariranno dalle nostre case – saranno sostituiti da apparecchiature di riscaldamento più avanzate.

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