Нагреватели передают тепло в помещение, которое попадает в них из воды (теплоносителя), циркулирующей в системе отопления. Теплопроизводительность зависит в первую очередь от того, как передают тепло стальные радиаторы отопления , за счет конвекции или излучения, одна из которых всегда превалирует в определенных типах радиаторов. Вспомним уроки физики в школе, на которых обсуждались способы распространения (транспортировки) тепла:

Как радиаторы передают тепло?

• Нагреватели передают тепло за счет своей теплопроводности, как следствие прямого воздействия частиц тела. Нам приходится иметь дело с ситуацией, когда мы нагреваем металлическую пластину с одной стороны, но как быстро это произойдет, с другой стороны, зависит от свойств известной теплопроводности материала, из которого в нашем случае сделан радиатор;
• Нагреватели передают тепло излучением, когда колебания молекул нагретого объекта испускают электромагнитное излучение (в случае комнатных температур это будет инфракрасное излучение), которое, в свою очередь, поглощается другим телом, в результате чего происходит его нагрев;
• Нагреватели передачи тепла за счет конвекции, когда масса нагретого газа или жидкости перемещается (движется) из-за разницы в плотности (горячий воздух поднимается вверх, как и горячая вода в резервуаре).

Суммируем, для обогрева помещения явление теплопроводности имеет большое значение, как и при проектировании радиаторов. Отопление помещений происходит за счет излучения и конвекции. Излучение вносит решающий вклад (около 70%) для нагрева поверхностей (пол или стены), которое по праву считается большим преимуществом для систем теплого пола и стен.

Количество передаваемого тепла конвекцией и излучением зависит от конструкции радиатора, что оказывает влияние на ощущения людей при пребывании в отапливаемом помещении. В тоже время просто нагрева воздуха многим недостаточно, чтобы не замерзнуть. Только настоящее чувство тепла предлагает лучистое излучение нагретых объектов в наших помещениях (многие до сих пор помнят тепло изразцовой печи, камина). Некоторые люди более чувствительны к такому теплу. Сейчас нет ничего удивительного в том, что в оснащенных современными системами отопления домах все более популярными становятся печи и камины.

Назад Вперёд

Внимание! Предварительный просмотр слайдов используется исключительно в ознакомительных целях и может не давать представления о всех возможностях презентации. Если вас заинтересовала данная работа, пожалуйста, загрузите полную версию.

Цели урока:

• Познакомить учащихся с видами теплопередачи.
• Формировать умение объяснять теплопроводность тел с точки зрения строения вещества; уметь анализировать видеоинформацию; объяснять наблюдаемые явления.

Тип урока: комбинированный урок.

Демонстрации:

1. Перемещение тепла по металлическому стержню.
2. Видео демонстрация эксперимента по сравнению теплопроводности серебра, меди и железа.
3. Вращение бумажной вертушки над включенной лампой или плиткой.
4. Видео демонстрация возникновения конвекционных потоков при нагревании воды с марганцовкой.
5. Видео демонстрация по излучению тел с темной и светлой поверхностью.

ХОД УРОКА

I. Организационный момент

II. Сообщение темы и целей урока

На предыдущем уроке вы узнали, что внутреннюю энергию можно изменить путем совершения работы или теплопередачей. Сегодня на уроке мы рассмотрим, как происходит изменение внутренней энергии теплопередачей.
Попробуйте объяснить значение слова «теплопередача» (слово «теплопередача» подразумевает передачу тепловой энергии). Существует три способа передачи теплоты, но называть их я не буду, вы сами их назовете, когда решите ребусы.

Ответы: теплопроводность, конвекция, излучение.
Познакомимся с каждым видом теплопередачи отдельно, и пусть девизом нашего урока станут слова М.Фарадея: «Наблюдать, изучать, работать».

III. Изучение нового материала

1. Теплопроводность

Ответьте на вопросы: (слайд 3)

1. Что произойдет, если в горячий чай опустим холодную ложку? (Через некоторое время она нагреется).
2. Почему холодная ложка нагрелась? (Чай отдал часть своего тепла ложке, а часть окружающему воздуху).
Вывод: Из примера ясно, что тепло может передаваться от тела, более нагретого к телу менее нагретому (от горячей воды к холодной ложке). Но энергия передавалась и по самой ложке – от ее нагретого конца к холодному.
3. В результате чего происходит перенос тепла от нагретого конца ложки к холодному? (В результате движения и взаимодействия частиц)

Нагревание ложки в горячем чае - пример теплопроводности.

Теплопроводность – перенос энергии от более нагретых участков тела к менее нагретым, в результате теплового движения и взаимодействия частиц.

Проведем опыт:

Закрепим конец медной проволоки в лапке штатива. Воском к проволоке прикреплены гвоздики. Будем нагревать свободный конец проволоки свечей или на пламени спиртовки.

Вопросы: (слайд 4)

1. Что наблюдаем? (Гвоздики начинают постепенно один за другим отпадать, сначала те, которые ближе к пламени).
2. Как происходит передача тепла? (От горячего конца проволоки к холодному).
3. Как долго будет происходить передача тепла по проволоке? (Пока проволока вся не нагреется, т. е пока температура во всей проволоке не выровняется)
4. Что можно сказать про скорость движения молекул на участке, расположенном ближе к пламени? (Скорость движения молекул увеличивается)
5. Почему нагревается следующий участок проволоки? (В результате взаимодействия молекул скорость движения молекул на следующем участке также увеличивается и температура данной части возрастает)
6. Влияет ли расстояние между молекулами на скорость передачи тепла? (Чем меньше расстояние между молекулами, тем с большей скоростью идет перенос тепла)
7. Вспомните расположение молекул в твердых телах, жидкостях и газах. В каких телах процесс переноса энергии будет происходить быстрее? (Быстрее в металлах, затем в жидкостях и газах).

Посмотрите демонстрацию эксперимента и подготовьтесь ответить на мои вопросы.

Вопросы: (слайд 5)

1. По какой пластине теплота распространяется быстрее, а по какой медленнее?
2. Сделайте вывод о теплопроводности данных металлов. (Лучшая теплопроводность у серебра и меди, несколько хуже у железа)

Обратите внимание, что при передаче тепла в данном случае переноса тела не происходит.

Плохой теплопроводностью обладают шерсть, волосы, перья птиц, бумага, пробка и другие пористые тела. Это связано с тем, что между волокнами этих веществ содержится воздух. Самой низкой теплопроводностью обладает вакуум (освобожденное от воздуха пространство).

Запишем основные особенности теплопроводности: (слайд 7)

• в твердых телах, жидкостях и газах;
• само вещество не переносится;
• приводит к выравниванию температуры тела;
• разные тела – разная теплопроводность

Примеры теплопроводности : (слайд 8)

1. Снег - пористое, рыхлое вещество, в нем содержится воздух. Поэтому снег обладает плохой теплопроводностью и хорошо защищает землю, озимые посевы, плодовые деревья от вымерзания.
2. Кухонные прихватки сшиты из материала, который обладает плохой теплопроводностью. Ручки чайников, кастрюль делают из материалов обладающих плохой теплопроводностью. Все это защищает руки от ожогов, при прикосновении к горячим предметам.
3. Вещества с хорошей теплопроводностью (металлы) используют для быстрого нагревания тел или деталей.

2. Конвекция

Отгадайте загадки:

1) Загляните под окошко –
Там растянута гармошка,
Но гармошке не играет –
Нам квартиру согревает... (батарея)

2) Наша толстая Федора
наедается не скоро.
А зато когда сыта,
От Федоры – теплота... (печь)

Батареи, печи, радиаторы отопления используются человеком для обогрева жилых помещений, а точнее нагревания воздуха в них. Происходит это благодаря конвекции – следующему виду теплопередачи.

Конвекция – это перенос энергии струями жидкости или газа. (Слайд 9)
Попробуем объяснить, как происходит конвекция в жилых помещениях.
Воздух, соприкасаясь с батареей, от нее нагревается, при этом он расширяется, его плотность становится меньше плотности холодного воздуха. Теплый воздух, как более легкий, поднимается вверх под действием силы Архимеда, а тяжелый холодный воздух опускается вниз.
Затем снова: более холодный воздух доходит до батареи, нагревается, расширяется, становится легче и под действием Архимедовой силы поднимается вверх и т.д.
Благодаря такому движению воздух в комнате прогревается.

Бумажная вертушка, помещенная над включенной лампой, начинает вращаться. (Слайд 10)
Попробуйте объяснить, как это происходит? (Холодный воздух при нагревании у лампы становится теплым и поднимается вверх, при этом вертушка вращается).

Точно также происходит нагревание жидкости. Посмотрите эксперимент по наблюдению конвекционных потоков при нагревании воды (с помощью марганцовки). (Слайд 11)

Обратите внимание, что в отличие от теплопроводности, при конвекции происходит перенос вещества и в твердых телах конвекция не происходит.

Различают два вида конвекции: естественную и вынужденную.
Нагревание жидкости в кастрюле или воздуха в комнате – это примеры естественной конвекции. Для ее возникновения вещества нужно нагревать снизу или охлаждать сверху. Почему именно так? Если нагревать будем сверху, то куда будут перемещаться нагретые слои воды, а куда холодные? (Ответ: никуда, так как нагретые слои и так уже наверху, а холодные слои так и останутся внизу)
Вынужденная конвекция наблюдается, если жидкость перемешивать ложкой, насосом или вентилятором.

Особенности конвекции: (слайд 12)

• возникает в жидкостях и газах, невозможна в твердых телах и вакууме;
• само вещество переносится;
• нагревать вещества нужно снизу.

Примеры конвекции: (слайд 13)

1) холодные и теплые морские и океанические течения,
2) в атмосфере, вертикальные перемещения воздуха приводят к образованию облаков;
3) охлаждение или нагревание жидкостей и газов в различных технических устройствах, например в холодильниках и др., обеспечивается водяное охлаждение двигателей
внутреннего сгорания.

3. Излучение

(Слайд 14)

Всем известно, что Солнце основной источник тепла на Земле. Земля находится от него на расстоянии 150 млн. км. Как передается тепло от Солнца на Землю?
Между Землей и Солнцем за пределами нашей атмосферы все пространство – вакуум. А нам известно, что в вакууме теплопроводность и конвекция происходить не могут.
Каким способом происходит передача тепла? Здесь осуществляется еще один вид теплопередачи – излучение.

Излучение – это теплообмен, при котором энергия переносится электромагнитными лучами.

Отличается от теплопроводности и конвекции тем, что теплота в этом случае может передаваться через вакуум.

Посмотрите видеофрагмент об излучении (слайд 15).

Излучают энергию все тела: тело человека, печь, электрическая лампа.
Чем выше температура тела, тем сильнее его тепловое излучение.

Тела не только излучают энергию, но и поглощают ее.
(слайд 16) Причем темные поверхности лучше поглощают и излучают энергию, чем тела, имеющие светлую поверхность.

Особенности излучения (слайд 17):

• происходит в любом веществе;
• чем выше температура тела, тем интенсивнее излучение;
• происходит в вакууме;
• темные тела лучше поглощают излучение, чем светлые и лучше излучают.

Примеры использования излучения тел (слайд 18):

поверхности ракет, дирижаблей, воздушных шаров, спутников, самолётов, окрашивают серебристой краской, чтобы они не нагревались Солнцем. Если наоборот надо использовать солнечную энергию, то части приборов окрашивают в темный цвет.
Люди зимой носят темные одежды (черного, синего, коричного цвета) в них теплее, а летом светлые (бежевые, белые цвета). Грязный снег в солнечную погоду тает быстрее, чем чистый, потому что тела с темной поверхностью лучше поглощают солнечное излучение и быстрее нагреваются.

IV. Закрепление полученных знаний на примерах задач

Игра «Попробуй, объясни» , (слайды 19-25).

Перед вами игровое поле с шестью заданиями, вы можете выбрать любое. После выполнения всех заданий вам откроется мудрое высказывание и тот, кто его очень часто произносит с экранов телевизоров.

1. В каком доме теплее зимой, если толщина стен одинакова? Теплее в деревянном доме, так как дерево содержит 70% воздуха, а кирпич 20%. Воздух - плохой проводник тепла. В последнее время в строительстве применяют «пористые» кирпичи для уменьшения теплопроводности.

2. Каким способом происходит передача энергии от источника тепла к мальчику? Мальчику, сидящему у печки, энергия в основном передается теплопроводностью.

3. Каким способом происходит передача энергии от источника тепла к мальчику?
Мальчику, лежащему на песке, энергия от солнца передается излучением, а от песка теплопроводностью.

4. В каком из этих вагонов перевозят скоропортящиеся продукты? Почему? Скоропортящиеся продукты перевозят в вагонах, окрашенных в белый цвет, так как такой вагон в меньшей степе­ни нагревается солнечными лучами.

5. Почему водоплавающие птицы и другие животные не замерзают зимой?
Мех, шерсть, пух обладают плохой теплопроводностью (наличие между волокнами воздуха), что позволяет телу животного сохранять вырабатываемую организмом энергию и защищаться от охлаждения.

6. Почему оконные рамы делают двойными?
Между рамами содержится воздух, который обладает плохой теплопроводностью и защищает от потерь тепла.

«Мир интересней, чем нам кажется», Александр Пушной, программа «Галилео».

V. Итог урока

– С какими видами теплопередачи мы познакомились?
– Определите, какой из видов теплопередачи играет основную роль в следующих ситуациях:

а) нагревание воды в чайнике (конвекция);
б) человек греется у костра (излучение);
в) нагревание поверхности стола от включенной настольной лампы (излучение);
г) нагревание металлического цилиндра, опущенного в кипяток (теплопроводность).

Разгадайте кроссворд (слайд 26):

1. Величина, от которой зависит интенсивность излучения.
2. Вид теплопередачи, который может осуществляться в вакууме.
3. Процесс изменения внутренней энергии без совершения работы над телом или самим телом.
4. Основной источник энергии на Земле.
5. Смесь газов. Обладает плохой теплопроводностью.
6. Процесс превращения одного вида энергии в другой.
7. Металл, имеющий самую хорошую теплопроводностью.
8. Разреженный газ.
9. Величина, обладающая свойством сохранения.
10. Вид теплопередачи, который сопровождается переносом вещества.

Разгадав кроссворд, вы получили еще одно слово, которое является синонимом к слову «теплопередача» – это слово… («теплообмен»). «Теплопередача» и «теплообмен» – одинаковые по смыслу слова. Используйте их, заменяя одно другим.

VI. Домашнее задание

§ 4, 5, 6, Упр. 1 (3), Упр. 2(1), Упр. 3(1) – письменно.

VII. Рефлексия

В конце урока предлагаем учащимся обсудить урок: что понравилось, что хотелось бы изменить, оценить свое участие в уроке.

Прозвенит сейчас звонок,
Подошел к концу урок.
До свидания, друзья,
Отдыхать пришла пора.

Основная задача батарей - эффективный обогрев помещения. Ключевой характеристикой качественной работы отопительной системы является теплоотдача, которая выражает объем передаваемого тепла за какое-то количество времени. Теплоотдача радиаторов отопления зависит от многих нюансов, в подробностях которых разберемся ниже.

Теплоотдача - ключевая характеристика качественной работы отопительной системы

Что нужно зноть о теплоотдаче

Мощность радиатора, тепловой потолок, тепловая мощность - все эти понятия идентичны тепловой отдаче, единицей измерения которой является Ватт. Иногда тепловой потолок также меряется в калориях. Данную величину можно трансформировать в пересчет на Ватты: 1 Вт равен примерно 860 калориям в час.

Тепловая передача производится в результате нескольких процессов:

• тепловой обмен;
• конвекция;
• излучение.

В батарее осуществляются все три способа передачи тепла, но их конкретные пропорции разнятся в зависимости от вида отопительного оборудования. К радиаторам могут относиться устройства, у которых не менее четверти тепла выделяется в виде прямого излучения. Однако нужно заменить, что на сегодняшний день границы этого требования несколько стерлись, поскольку радиаторами стали называть и конвекторные устройства.

Расчет нужной тепловой отдачи

Выбор батарей должен базироваться на максимально корректных вычислениях необходимой мощности. С одной стороны - лишние секции ни к чему, но с другой - недостаток мощности приведет к невозможности добиться желанной температуры.

На эффективность отопления влияют особенности помещения. Среди них:

• площадь комнаты;
• высота потолка;
• местонахождение помещения (на углу или нет);
• этаж;
• количество внешних стен и окон;
• характеристики установленных окон;
• наличие утеплителя на внешних стенах;
• присутствие в помещении дополнительных источников тепла;
• наличие чердачного помещения и качество его утепления.

Существует несколько методик подсчета нужно мощности системы отопления. Самый простой способ строится на учете количества окон и стен, граничащих с улицей. Подсчет делается таким образом:

Самый простой способ подсчета мощности системы отопления - подсчет количества окон и стен, граничащих с улицей

• в стандартной ситуации (одно окно, одна внешняя стенка) понадобится 1 кВт тепловой мощности на каждые 10 квадратных метров помещения;
• если в помещении два окна или две наружные стенки, применяется поправочный коэффициент - 1,3 (иными словами, на каждые 10 квадратных метров необходимо 1,3 кВт тепловой мощности).

Следующий способ чуть сложнее, но он позволяет получить более точные показатели необходимой мощности, так как одним из используемых параметров являются высота помещения.

Для вычисления используется формула:

Мощность = площадь помещения x высота комнаты x 41 (согласно нормативам - минимальная мощность на кубометр помещения).

Полученный результат - требуемая тепловая мощность. Чтобы определить количество нужных секций, делим этот результат на тепловую отдачу одной секции (указано в техпаспорте батареи).

Совет! В результате вычислений может получиться дробное число. В этом случае число нужно округлить в большую сторону.

Теплоотдача и материал батареи

С точки зрения конструкционных материалов существует четыре основных вида радиаторов: чугунные, стальные, алюминиевые и биметаллические. В каждом случае теплоотдача отличается.

Чугунные батареи

Такие радиаторы характеризуются незначительной поверхностью тепловой отдачи, а также невысокой теплопроводностью. Теплоотдача чугунных радиаторов осуществляется, прежде всего, излучением и лишь пятая ее часть выпадает на конвекцию.

Каждая секция чугунной батареи имеет номинальную мощность в 180 Вт. Хотя такие показатели достигаются только в условиях лабораторных испытаний. Если же речь о системах центрального отопления, теплоноситель лишь изредка разогревается выше 80 градусов, причем часть тепловой энергии теряется еще на пути следования к радиатору. В результате, реальная теплоотдача фиксируется на уровне 50-60 Вт.

Стальные батареи

Радиаторы из стали состоят из одной или нескольких панелей, между которыми имеются так называемые ребра, выступающие в качестве конвектора. Тепловая отдача стальных устройств лишь немного выше, чему у чугунных. Поэтому их основным достоинством является невысокий вес и более эстетичный дизайн.

Если температура теплоносителя снижается, тепловая отдача стальной батареи резко падает. В связи с этим реальные характеристики радиатора могут сильно отличаться от указанных компанией-производителем.

У теплоотдачи алюминиевых радиаторов более высокие показатели по сравнению со стальными и чугунными устройствами (до 200 Вт на каждую секцию). Однако имеется ограничитель использования алюминия в отопительной системе - склонность к коррозии. Алюминий очень чувствителен к качеству теплоносителя, поэтому устанавливать такие радиаторы лучше в частных домах.

Биметаллические батареи

По эффективности тепловой отдачи этот тип радиаторов не хуже алюминиевых. В некоторых случаях она превышает 200 Вт. При этом биметаллические устройства не столь чувствительны к качеству теплоносителя. Недостаток этих приборов - высокая стоимость.

Зависимость тепловой отдачи от типа подключения

Характеристика батареи зависят не только от температурного режима теплоносителя и конструкционного материала, но и от типа подключения устройства к отопительной системе:

• прямое одностороннее подключение - наиболее эффективный, эталонный тип подключения;
• диагональное подключение - используется для снижения потерь тепла, если в батарее более 12 секций;
• нижнее подключение, при котором теряется до 10% энергии - применяется для соединения с отопительной системой в стяжке пола;
• однотрубное подключение - самое невыгодное, потери тепла колеблются в рамках 30-45%.

Варианты повышения теплоотдачи

Существует несколько способов для повышения тепловой отдачи:

1. Радиатор должен быть чистым, поэтому нуждается в систематической влажной уборке.
2. Слишком толстый слой краски на чугунной батарее нарушает теплообмен. Поэтому при окрашивании нужно применять особые краски с пониженным сопротивлением теплопередаче.
3. Прежде чем наносить краску на бывшую в употреблении батарею, нужно тщательно удалить старую краску. Для покраски лучше применять темную эмаль, наносимую в два слоя. Темные цвета позволяют увеличить мощность обогрева приблизительно на 10%. Светлые же поверхности обычно выглядят эффектнее, но не так эффективны для целей обогрева.

1. Батарея должна быть корректно установлена: без наклона, на правильном расстоянии от стенки и пола.
2. Радиатор не должен прикрываться декоративными решетками или шторами.
3. Во внутренней части устройства не должно быть засоров, мешающих циркуляции теплоносителя.
4. Повышают теплоотдачу экраны с фольгой, которые можно установить на стенку за батареей.
5. Причиной снижения температуры могут быть слишком закрученные вентили. Причем попытки их провернуть могут не увенчаться успехом из-за возникших на резьбе образований. В этом случае нужно позвать сантехника.
6. Если во время отопительного сезона выяснилось, что какой-то сегмент радиатора холодный, речь идет о нарушении движения теплоносителя из-за накопления посторонних образований внизу устройства. Избавиться от проблемы может аккуратное постукивание по прибору. Также можно включить рядом электрическую плиту или электрообогреватель. При нагревании воды в батарее, инициируется вихревое движение, которое может сдвинуть с места отложения ржавчины или мусора.
7. Температура может понизиться также из-за ремонтных работ у соседей, если они сделали стояк более узким при монтаже «теплых полов» или стали отапливать дополнительные помещения, что снизило напор в системе.

Итак, факторы хорошей теплоотдачи радиаторов: модель и материал устройства, тип подключения, правильный расчет количества секций, учет особенностей помещения, соблюдения правил эксплуатации оборудования. Чтобы добиться максимальной теплоотдачи, необходимо учесть все указанные параметры. Наградой за это будет тепло и комфорт в помещении.

", где вкратце коснулись темы организации отопления в доме. Сегодня, в статье "Отопление дома — для жильцов! " расширим и углубим тему.

Отопление дома — для жильцов! Что имеется в виду? А то, что когда вы планируете устроить у себя новую систему отопления (или заменить старую), то лучше всего ориентироваться на то, что нужно именно вам. Для того, чтобы не оказаться гордым владельцем неэффективной системы отопления, нужно учитывать, что при подборе для себя необходимо учесть ряд её характеристик:

1. Отопление дома должно быть более надёжным в смысле эксплуатации и, как следствие этого, более долговечным - в смысле срока службы. Долговечность весьма актуальна, поскольку система отопления являет собой сложную разветвлённую сеть труб, интегрированных в тело здания, является его составной и неотъемлемой частью. Применительно к системе отопления надёжность заключается в её безаварийности в смысле уменьшения вероятности поломок и протечек, и высокой ремонтопригодности . Ремонт системы отопления весьма болезненная процедура, а полная замена труб по степени бедствия равнозначна пожару.
2. Система отопления должна обладать стабильными гидравлическими характеристиками и тепловой устойчивостью (возможностью управления и предсказуемостью потоков теплоносителя в трубах). То есть, чтобы тёплая вода не стала вдруг "застаиваться" где не надо, и не доходить туда, куда нужно.
3. Она должна быть более теплоёмкой и, как следствие этого, более теплоинерционной. То есть нужно располагать возможно большим запасом горячего теплоносителя (энергии) для того, чтобы в случае аварии или сбоя в системе отопления дом как можно дольше оставался тёплым. Это актуально в первую очередь для дома из кирпича .
4. Система должна иметь низкое гидросопротивление . Чем оно ниже, тем система лучше. Для этого путь теплоносителя должен быть по возможности свободен от препятствий, таких как изгибы, сужения, углы, изменения направления потока. На пути должно быть поменьше разного рода приборов, создающих препятствия - вентилей, регуляторов и так далее. В идеальном случае гидросопротивление может быть настолько низким, что теплоноситель (вода) циркулирует в системе отопления сам под действием законов физики, согласно которым более тёплые массы поднимаются наверх, а холодные опускаются вниз, замещая их. Именно так действуют системы отопления с естественной циркуляцией.
5. Лучше всего системе быть электронезависимой - с целью обеспечения жизнестойкости дома. Это актуально, когда люди не проявляют беспечности и, кроме газового или солярного котла, устанавливают котёл на твёрдом топливе и имеют запас дров на зиму. Кстати, русское слово беспечный, как раз и говорит о людях беззаботных настолько, что они даже не имеют печи.
6. Система должна по возможности продуцировать тепло более высокого качества .

Что такое "тепло более высокого качества"? Как вообще у тепла может быть качество? Ну, дело вот в чём. Тепло — это не что иное, как скорость движений молекул . Чем быстрее двигаются молекулы, тем более нагрето тело. Чем холоднее тело, тем медленнее двигаются молекулы. Соответственно, абсолютный ноль — это когда ни одна молекула не двигается.

Соответственно, существует несколько способов передачи тепла, то есть, ускорения движения молекул.

1. Первый способ — это теплопроводность . Характерна в первую очередь для твёрдых тел. В источнике тепла молекулы двигаются быстро, они соприкасаются с менее быстро двигающимся слоем и начинают его "колбасить" — то есть, разогревать. Соответственно, нагретый следующий слой непосредственно контактирует с третьим слоем, ускоряет движения молекул уже в нём — и так далее.
2. Второй способ — это конвекция . Характерна для жидкостей и газов. Принцип: источник тепла нагревает (то есть, ускоряет движение молекул) порцию жидкости (газа), она меняет свои свойства, становится легче и "всплывает" вверх. На её место приходит не-нагретый холодный воздух (или вода), где молекулы двигаются медленнее, и так далее, получается круговорот тёплых и холодных масс.
3. Третий способ передачи тепла — это тепловое излучение . В данном случае нагретое тело излучает электромагнитные волны в инфракрасном диапазоне. Эти электромагнитные волны "летят" до окружающих предметов, и дистанционно, без непосредственного контакта с источником тепла, заставляют молекулы этих предметов двигаться быстрее. Соответственно, предметы, окружающие источник, нагреваются. Примеры: костёр, печка.

Предполагается, что обычное, наиболее часто встречающееся в случае с системой отопления тепло — конвекционное — имеет низкое качество. То есть, батарея (или тепловой вентилятор) греет воздух, а воздух уже греет человека. Чем плох нагрев воздуха? Дело в том, что когда нагрет воздух, а окружающие предметы — стены, потолок, пол, мебель и т.д. холодные, то в таком помещении некомфортно находиться . Возникает ощущение "нежилого помещения", временного жилья и отсутствует .

Естественно, со временем температура воздуха поднимается настолько, что стены, потолок, пол и мебель нагреваются, то они начинают излучать тепло самостоятельно. И если вдруг охладится воздух, то в комнате некоторое время будет нормальная температура за счёт того, что остывают стены и делятся своим теплом. В данном случае тепло передаётся в первую очередь не конвекционно, через нагретый воздух, а путём теплового излучения.

Почему лучевая передача тепла — более хороший вариант, чем конвекция?

Потому что тёплый человек, находящийся в помещении с прогретым воздухом, но холодными стенами, играет роль энергетического донора - он постоянно обогревает их своим инфракрасным (лучистым) теплом, так же как костер обогревает сидящих вокруг него людей. Ведь человек имеет температуру тела 36 градусов Цельсия, а каменные стены, например, обычного панельного дома нагреваются в лучшем случае до температуры 20 градусов, при температуре воздуха в помещении 24 градусов Цельсия.

Соответственно, интересной становится закономерность: чтобы компенсировать постоянные потери инфракрасного (лучевого) тепла человек вынужден больше питаться, есть более калорийную (жирную) пищу, пить более крепкие спиртные напитки, иметь больший жировой слой.

Таким образом, если обобщить, то можно сказать, что

• более высокое качество у тепла тогда, когда оно передаётся лучистым путём, путём излучения инфракрасных волн,
• тогда как передача тепла с помощью диффузии тёплого воздуха, конвекционно — менее качественный тип.

Естественно, на вкус и цвет товарища нет — однако личные наблюдения в данной области позволят вам вынести своё собственное суждение на высокое или низкое качество тепла. Мы же идём дальше.

Сравним с точки зрения конвекции и инфракрасного излучения современные пластинчатые радиаторы и древние чугунные радиаторы. Какие из них какой способ передачи тепла преимущественно используют?

Современные пластинчатые радиаторы — это по своей сути конвекторы. Они отдают более 70% своего тепла уже конвективным путём, имеют минимальный объём теплоносителя, легки и элегантны. Мы поставим вам тонкие трубы, небольшие, компактные, но тёплые (раскалённые докрасна) элегантные конвекторы. Чтобы всё это заработало, мы установим мощный насос (насосы) и прокачаем эти несколько канистр теплоносителя - рано, или поздно, или никогда… Сэкономив на материалах - радиаторах и сечении труб однажды, хозяин такого «богатства» обрекает себя на постоянные мучения.

С другой стороны, чугунные радиаторы передают тепло преимущественно в виде излучения. Чугунный радиатор надёжен, долговечен и неприхотлив, имеет низкое гидросопротивление и поэтому прекрасно ведет себя в любых системах отопления, в том числе с естественной циркуляцией теплоносителя. К тому же чугунный радиатор теплоинерционен — имеет большой объём теплоносителя, а толстые стенки делают его больше излучающим прибором, чем конвекционным.

То есть, передача тепла при отоплении дома в виде теплового излучения реальна.

Учтём ещё несколько нюансов. Так, по законам физики правильно красить радиаторы не в белый, а в чёрный цвет . Чем чернее прибор - тем больше он излучает (и поглощает) тепла. Художники не зря разделяют краски на тёплые и холодные, такое свойство цвета люди чувствуют интуитивно. В жарких странах носят белые одежды, предпочитают белые автомобили и белят дома - чтобы поменьше нагревались. Лучевая теплоотдача белого радиатора при перекрашивании его в чёрный матовый цвет увеличивается примерно на 20%. Вот пример чёрной батареи в интерьере:

Ещё одна интересная деталь. Радиаторы (и конвекционные, и чугунные) делают ребристыми, чтобы увеличить площадь отдачи тепла. То есть, если брать в теории, то чем больше рёбер, тем лучше, тем больше теплового излучения передаётся от радиатора. На практике этого не происходит потому, что рёбра "смотрят" друг на друга и облучают тепловым излучением не жильцов, а друг друга. Повысить лучевое излучение от радиаторов можно, если устанавливать не 10 секций подряд, а то же количество — но на некотором расстоянии друг от друга. А ещё лучше — отделить их друг от друга и от стенки фольгой. Фольга отражает тепловое излучение и в большей степени передаёт его не радиатору, а обитателям дома.

Также интересный способ повысить лучистое КПД от радиаторов — утеплить их "сзади", и обложить кирпичом спереди. Радиаторы будут греть кирпич, не будут отдавать тепло наружу из-за утепления, а уже нагретый кирпич будет отдавать лучистое тепло людям в комнате. На самом деле такое решение довольно давно известно, и применялось в первую очередь в детских садах — это одновременно защищало детей от горячих батарей.

Важно учитывать, что отопление дома за счёт теплового излучения действительно актуально только тогда, когда дом действительно ХОРОШО утеплён, иначе теплопотери будут намного большими, чем если для отопления используется конвекционный способ. Также важно, что источниками лучистого тепла должны быть в первую очередь пол и потолок, тогда как стены (для уменьшения теплопотерь) должны нагреваться минимально, только чтобы не вызывать дискомфорт (примерно до 22-24 градусов Цельсия).

Вывод: отопление дома должно создаваться для жильцов, и лучше использовать для отопления в первую очередь тепловое излучение.

По материалам http://жива-хата.рф/info/page/239

Отопление дома — для жильцов!

Самое забавное в радиаторах отопления, что они на самом деле не радиаторы вообще. Дело в том, что термин "радиатор" является немного неподходящим для устройства обогревающего помещение. Слово радиатор пошло от английского слова “radiate”, что переводится как излучать. Но радиаторы на самом деле не излучают тепло, они обогревают помещение за счет конвекции.

Так что же это тогда?

Вне зависимости от материала батарей отопления и их конструкции, подавляющее большинство радиаторов излучает около 80% производимого тепла при помощи конвекции, в результате на тепловое излучение остается всего 20%. Не беспокойтесь, в таком соотношении нет ничего плохого. Некоторые специалисты ошибочно считают, что это соотношение составляет 50 на 50.

Радиаторы изобрел русский бизнесмен Сан-Галли, хотя некоторые люди до сих пор оспаривают его изобретение.

Он назвал их "горячими ящиками", что является достаточно точным описанием радиатора. Теплая коробка, которая перемещает воздух вокруг себя и поднимает температуру в помещении.

В США их называют - обогреватели. Стоит отметить, что американцы используют более точный термин происходящий от слова “heaters”. Ведь именно это и делают радиаторы - обогревают и отдают тепло.

Ученый будет относиться к нагреву, как к тепловой энергии, которая может перемещаться в пространстве путем теплопроводности, конвекции или излучения. Ваш домашний установленный на стене под окном — нагревает холодный воздух над ним, и с помощью малейших сквозняков из окна, конвекционные потоки перемещают тепло по комнате.

Как радиатор отопления нагревает комнату?

Конвекционные потоки создаются, когда воздух над радиатором нагревается, затем охлаждается и затем снова нагревается. Этот процесс происходит непрерывно, пока у вас включено отопление. Таким образом радиаторы перемещают тепло по комнате, что делает дом теплым и уютным. Если выразиться по-научному — тепло создается за счет перехода потенциальной энергии в кинетическую.

Когда радиатор отопления нагревает воздух — это заставляет атомы вибрировать на высокой частоте. Атомы продолжают вибрировать все быстрее и быстрее в результате чего создается тепловая энергия. Этот процесс известен как конвекция.

Как ни с транно, к подогреву пола термин “радиатор” подходит гораздо лучше. Поскольку эта система фактически излучает тепло по всей комнате. Более половины тепла, создаваемого производится через излучение.

Возьмите от радиатора максимум

Учитывая, что радиатор работает создавая эти прекрасные конвекционные потоки, в то время как вы смотрите футбол - стоит убедиться, что тепло остается внутри дома. Это позволит сэкономить энергию, деньги и тепло. Тепловая энергия, как Гудини - любит незаметно исчезать.

Она может уходить через крышу, окна, стены и любой маломальский зазор невидимый для человеческого глаза. Ваши бедные (или горячие ящики ☺) работают так тяжело, а вы позволяете теплу покидать дом? Не делайте этого!

Установите чердачную изоляцию, изолируйте полости стен и убедитесь, что окна находятся в хорошем состоянии. Это позволит удержать атомы внутри помещения и не даст им вырваться на улицу унося с собой драгоценные градусы тепла.

Как радиатор отопления нагревает помещение was last modified: Апрель 10th, 2017 by JenniferThompson