Points d’article
- Bases de la physique thermique
- Composant de convection de la structure
- Matériaux et leur capacité thermique
- Pression de conception, doublure
- Déplacement, puissance thermique conventionnelle
- dimensions
Dans notre programme éducatif pour vous, nous avons essayé de mettre en évidence avec le plus de détails possible l’une des questions fondamentales dans la conception des systèmes de chauffage de l’eau. Quels sont les radiateurs, quelles sont leurs différences fondamentales et quel type vous convient, que rechercher lors de l’achat.
Bases de la physique thermique
Pour comprendre comment un type particulier de radiateur se comportera dans un système de chauffage spécifique, vous devez comprendre un certain nombre d’aspects du fonctionnement du chauffage de liquide. En particulier, la chaîne de conversion de la chaleur de la source de chauffage à l’air direct dans la pièce est importante..
Le transfert de chaleur est effectué plus vite, plus la surface de contact de deux corps avec des températures différentes est élevée et plus la différence de ces températures est grande. Par conséquent, l’option est considérée comme optimale lorsque de l’eau à température extrêmement basse pénètre dans l’échangeur de chaleur de la chaudière, de sorte que la plupart de la chaleur des produits de combustion sera littéralement «absorbée» dans le liquide de refroidissement..
En réalité, cette approche n’est utilisée que dans les systèmes où la puissance de l’unité de chauffage n’est pas régulée, comme c’est le cas avec les chaudières à combustible solide. La plupart des équipements de chauffage modernes disposent d’un système d’automatisation suffisamment flexible, ce qui vous permet d’atteindre rapidement un mode de fonctionnement équilibré. Dans ce cas, la chaudière dégage exactement autant d’énergie que les radiateurs du système peuvent en dissiper..
C’est la principale idée fausse des concepteurs novices: il est évident que le radiateur doit chauffer l’air, bien qu’en fait sa tâche principale soit de refroidir le liquide de refroidissement. Le taux d’échange de chaleur peut être simplement ajusté par convection forcée et sa régulation locale. Par conséquent, lors du choix et du calcul du nombre de radiateurs de chauffage, la tâche principale est de reconstituer la perte de chaleur dans les locaux et de ne pas lutter pour équilibrer le circuit d’échange de chaleur..
Composant de convection de la structure
Le rendement élevé des radiateurs modernes est dû au premier facteur affectant le taux de transfert de chaleur – la surface. De nombreuses nervures en matériau thermoconducteur assurent un refroidissement très rapide du liquide de refroidissement, l’effet est renforcé par la grande vitesse du flux d’air traversant le radiateur.
Le leader incontesté à cet égard est les radiateurs bimétalliques et en aluminium. En plus des nombreux conduits d’air, ils ont un coude en haut des nervures, qui redirige efficacement le flux d’air vers le centre de la pièce et le boucle. Par conséquent, ce type de radiateur est installé principalement sous des fenêtres à larges appuis de fenêtre ou à l’intérieur de niches technologiques..
Les radiateurs à panneaux en acier ont une capacité de convection légèrement moins efficace. Un à trois panneaux nervurés assurent un transfert de chaleur de haute qualité, mais l’air chauffé est principalement dirigé verticalement. Les radiateurs en fonte ont le moins de transfert de chaleur. Parmi les batteries de l’ancien modèle, les meilleurs indicateurs à cet égard sont caractérisés par des sections avec des inserts internes obliques, les radiateurs modernes en fonte leur sont légèrement supérieurs. Mais comme vous le verrez plus tard, la fonte présente d’autres avantages..
Matériaux et leur capacité thermique
Considérons plus en détail la variante du fonctionnement du système aux valeurs moyennes de la température du liquide de refroidissement, lorsqu’il n’a pas le temps de se refroidir au niveau de l’air dans la pièce. Dans ce cas, les parties supérieure et inférieure du radiateur auront une légère différence de température et la chaudière ne chauffera que légèrement le liquide de refroidissement..
La massivité des radiateurs en fonte permet un fonctionnement dans ce mode. Réchauffés à 50-60 ° C, ils parviennent à donner suffisamment de chaleur à l’air ambiant et en même temps à fournir un chauffage stable sans différences notables. C’est la principale différence avec le mode de fonctionnement des radiateurs en aluminium: ils fonctionnent en mode cyclique, puis chauffent la pièce à puissance maximale, puis refroidissent rapidement.
Les radiateurs en fonte et en acier présentent une autre caractéristique intéressante: ils transfèrent la chaleur non seulement par convection, mais également par rayonnement direct. Cependant, pour chauffer une telle masse de métal, il faut du temps, parfois assez long. En termes de vitesse à atteindre le mode et de quantité de chaleur dégagée par unité de temps, les radiateurs en fonte sont inférieurs aux autres types. Il est avantageux de les installer dans une maison privée avec une bonne isolation, mais lorsqu’ils sont connectés à un système de chauffage centralisé, il n’y aura aucun avantage tangible de la fonte. Compte tenu du fait que le nombre de sections et l’espace pour leur installation dans les appartements est très limité, il vaut mieux privilégier l’acier ou le métal.
Pression de conception, doublure
Une limitation supplémentaire lors du choix des radiateurs de chauffage est toujours la qualité du liquide de refroidissement et les paramètres techniques du système. Les radiateurs en aluminium ne conviennent pas pour remplacer les vieux radiateurs dans un appartement, ils ne sont tout simplement pas conçus pour des pressions supérieures à 6–8 atm. En remplacement, au moins des bimétalliques conviennent, mais il est préférable de privilégier ceux en acier. Ils peuvent être appelés en toute confiance les plus sans prétention parmi d’autres variétés..
La qualité de l’eau ou de tout autre moyen de chauffage limite également sévèrement l’utilisation de radiateurs en aluminium. Assurez-vous que l’eau ne contient pas de fortes concentrations d’ions dissous. Il est également important d’exclure toute manifestation d’émission électrique, ce qui est possible lors de la mise à la terre / mise à la terre des éléments métalliques de l’alimentation en eau de chauffage. Dans de telles conditions, l’aluminium se corrode extrêmement rapidement, ce qui s’accompagne d’une formation de gaz et d’une aération prononcées du système..
Les batteries en fonte ne sont pas du tout sensibles aux substances agressives, et des canaux de gaine assez larges permettent une teneur importante en impuretés mécaniques. Les radiateurs en acier peuvent être quelque peu sensibles au dépôt de particules non dissoutes sur les parois internes, de sorte que l’eau pour eux doit être filtrée et adoucie.
Déplacement, puissance thermique conventionnelle
Le transfert de chaleur et la capacité potentielle de réguler le débit localement dépendent de la quantité de volume qui traverse le radiateur par unité de temps. Pour les radiateurs en fonte, un débit de canalisation légèrement plus important est requis que pour l’acier et l’aluminium. Et cela signifie une surestimation délibérée de la puissance de la chaudière et de la taille du vase d’expansion..
La cylindrée importante et la réserve de marche pendant une certaine période restent un investissement raisonnable. Dans ce mode, le système de chauffage consomme la durée de vie beaucoup plus lentement, il y a une légère augmentation de l’efficacité de l’unité de chauffage et une capacité thermique intrinsèque élevée atténue les chutes de température. Cependant, il ne vaut pas la peine d’augmenter à l’infini le volume interne du système, du moins en raison de l’inertie indésirable du système.De plus, la tâche finale reste de chauffer l’air dans la pièce, et non l’eau dans les tuyaux..
La méthode moderne de calcul du système de chauffage implique l’ordre inverse des calculs. Tout d’abord, il est déterminé combien de radiateurs doivent être installés pour reconstituer les pertes de chaleur, puis une chaudière de chauffage est sélectionnée pour une certaine puissance totale. Dans ce cas, le calcul dans chaque pièce doit être effectué en utilisant un facteur de redondance de 1,1 à 1,5, en fonction des conditions climatiques, des caractéristiques d’isolation et de la densité des radiateurs.
Notez que les valeurs de dissipation de puissance sont des valeurs purement relatives. C’est ainsi que le fabricant indique la quantité de chaleur que le radiateur peut dissiper en principe, comme s’il était connecté à un système de chauffage idéal. En fait, les modes de fonctionnement diffèrent toujours des modes idéaux et, par conséquent, des modifications spéciales doivent être apportées, en notant le niveau de température réel de celui de conception. Les valeurs indiquées de la zone chauffée tiennent également compte de la capacité de convection des radiateurs..
dimensions
Lors du choix des radiateurs, il est également nécessaire de prendre en compte les conditions d’installation: sera-t-il possible d’installer un échangeur de chaleur avec la puissance de dissipation requise dans l’espace disponible. Pour plus de commodité, vous pouvez introduire ici le concept de densité d’énergie: ce sera le plus élevé pour les radiateurs en aluminium, puis vient le bimétal, puis les batteries en acier et en fonte s’avèrent les moins rentables. Il est assez facile d’évaluer la possibilité de placer un certain type de radiateur, car ils sont bien standardisés.
Le problème le plus simple est celui des radiateurs bimétalliques et en aluminium. Ils sont assemblés à partir de sections, dont chacune a un indicateur défini pour la dissipation de puissance, le déplacement et la zone chauffée. La largeur de section standard est de 80 mm, la hauteur peut varier de 13,5 à 117,5 cm par incréments d’environ 10 cm.Il existe six types de sections en profondeur, en fonction du nombre de canaux d’écoulement (colonnes). Il existe une relation directement proportionnelle entre la taille de la section, son efficacité thermique et de convection..
Les radiateurs en acier, en plus des dimensions, ont un marquage supplémentaire à deux chiffres. Le premier est le nombre de panneaux de dissipation, le second est le nombre de serpentins d’échange thermique. En fonction de cela, la profondeur du radiateur change: de 47 à 155 mm. Les radiateurs en acier ne sont pas assemblés à partir de sections et, par conséquent, leur longueur est déterminée individuellement pour chaque produit dans la plage allant de 40 cm à 3 mètres. En hauteur, les radiateurs en acier peuvent mesurer 300 mm ou 500 mm à de rares exceptions près.
Les radiateurs en fonte ont la standardisation la moins claire en termes de dimensions. Certains fabricants respectent les dimensions généralement acceptées pour les radiateurs en aluminium et bimétalliques, certains produits correspondent aux dimensions des sections des anciennes batteries en fonte: 90×580 mm à une profondeur de 90 ou 140 mm.
Comment choisir un radiateur de chauffage qui convient le mieux à mes besoins ? Quels sont les critères importants à prendre en compte ?