In unserem Ausbildungsprogramm für Sie haben wir versucht, eines der grundlegenden Probleme bei der Gestaltung von Warmwasserbereitungssystemen so detailliert wie möglich herauszustellen. Was sind die Heizkörper, was sind ihre grundlegenden Unterschiede und welcher Typ passt zu Ihnen, worauf Sie beim Kauf achten müssen.
Grundlagen der Wärmephysik
Um zu verstehen, wie sich ein bestimmter Heizkörpertyp in einem bestimmten Heizsystem verhält, müssen Sie eine Reihe von Aspekten des Betriebs der Flüssigkeitsheizung verstehen. Insbesondere ist die Kette der Wärmeumwandlung von der Heizquelle zur direkten Luft im Raum wichtig..
Die Wärmeübertragung erfolgt umso schneller, je größer die Kontaktfläche zweier Körper mit unterschiedlichen Temperaturen ist und je größer die Differenz dieser Temperaturen ist. Daher wird die Option als optimal angesehen, wenn Wasser mit extrem niedriger Temperatur in den Kesselwärmetauscher eintritt, sodass der größte Teil der Wärme aus den Verbrennungsprodukten buchstäblich vom Kühlmittel „absorbiert“ wird.
In der Realität wird dieser Ansatz nur in solchen Systemen verwendet, in denen die Leistung der Heizeinheit nicht geregelt ist, wie dies bei Festbrennstoffkesseln der Fall ist. Die meisten modernen Heizgeräte verfügen über ein ausreichend flexibles Automatisierungssystem, mit dem Sie schnell einen ausgeglichenen Betriebsmodus erreichen können. In diesem Fall gibt der Kessel genau so viel Energie ab, wie die Heizkörper des Systems abführen können.
Dies ist das Hauptmissverständnis von unerfahrenen Designern: Es ist am offensichtlichsten, dass ein Kühler die Luft erwärmen muss, obwohl seine Hauptaufgabe darin besteht, das Kühlmittel zu kühlen. Die Wärmeaustauschrate kann einfach durch erzwungene Konvektion und deren lokale Regelung eingestellt werden. Daher besteht die Hauptaufgabe bei der Auswahl und Berechnung der Anzahl der Heizkörper darin, den Wärmeverlust in den Räumlichkeiten auszugleichen und nicht um den Ausgleich des Wärmeaustauschkreises zu kämpfen.
Konvektionskomponente der Struktur
Der hohe Wirkungsgrad moderner Heizkörper beruht auf dem ersten Faktor, der die Wärmeübertragungsrate beeinflusst – der Oberfläche. Zahlreiche Rippen aus wärmeleitendem Material sorgen für eine sehr schnelle Abkühlung des Kühlmittels, der Effekt wird durch die hohe Geschwindigkeit des Luftstroms durch den Kühler verstärkt.
Der unbestreitbare Marktführer in dieser Hinsicht sind Bimetall- und Aluminiumheizkörper. Zusätzlich zu den zahlreichen Luftkanälen haben sie oben an den Rippen eine Biegung, die den Luftstrom effektiv in die Mitte des Raums umleitet und ihn schleift. Daher wird dieser Kühlertyp hauptsächlich unter Fenstern mit breiten Fensterbänken oder in technologischen Nischen installiert..
Plattenstahlheizkörper haben eine etwas weniger effektive Konvektionsfähigkeit. Ein bis drei gerippte Paneele sorgen für eine gute Wärmeübertragung, die erwärmte Luft ist jedoch hauptsächlich vertikal gerichtet. Gusseisenheizkörper haben die geringste Wärmeübertragung. Unter den Batterien des alten Modells zeichnen sich die besten Indikatoren in dieser Hinsicht durch Abschnitte mit schrägen Inneneinsätzen aus, moderne Gusseisenheizkörper sind ihnen etwas überlegen. Aber wie Sie später sehen werden, hat Gusseisen andere Vorteile..
Materialien und ihre Wärmekapazität
Lassen Sie uns die Variante des Systembetriebs bei Durchschnittswerten der Kühlmitteltemperatur genauer betrachten, wenn keine Zeit zum Abkühlen auf den Luftpegel im Raum vorhanden ist. In diesem Fall weisen sowohl der obere als auch der untere Teil des Kühlers einen geringen Temperaturunterschied auf, und der Kessel erwärmt das Kühlmittel nur geringfügig..
Die Massivität von Gusseisenheizkörpern ermöglicht den Betrieb in diesem Modus. Auf 50-60 ° C erwärmt, geben sie der Raumluft ausreichend Wärme und sorgen gleichzeitig für eine stabile Erwärmung ohne merkliche Unterschiede. Dies ist der Hauptunterschied zur Betriebsart von Aluminiumheizkörpern: Sie arbeiten zyklisch, heizen den Raum mit maximaler Leistung und kühlen dann schnell ab.
Gusseisen- und Stahlheizkörper haben ein weiteres interessantes Merkmal: Sie übertragen Wärme nicht nur durch Konvektion, sondern auch durch direkte Strahlung. Um eine solche Metallmasse zu erhitzen, ist jedoch Zeit erforderlich, manchmal ziemlich lang. In Bezug auf die Geschwindigkeit, mit der der Modus erreicht wird, und die Wärmemenge, die pro Zeiteinheit abgegeben wird, sind Gusseisenheizkörper anderen Typen unterlegen. Es ist vorteilhaft, sie in einem Privathaus mit guter Isolierung zu installieren. Wenn sie jedoch an eine Zentralheizung angeschlossen werden, kann Gusseisen keinen spürbaren Nutzen bringen. Angesichts der Tatsache, dass die Anzahl der Abschnitte und der Platz für ihre Installation in Wohnungen sehr begrenzt ist, ist es besser, Stahl oder Metall den Vorzug zu geben.
Konstruktionsdruck, Futter
Eine zusätzliche Einschränkung bei der Auswahl von Heizkörpern ist immer die Qualität des Kühlmittels und die technischen Parameter des Systems. Aluminiumheizkörper sind nicht zum Ersetzen alter Heizkörper in einer Wohnung geeignet, sie sind einfach nicht für Drücke über 6–8 atm ausgelegt. Als Ersatz sind zumindest Bimetalle geeignet, aber es ist besser, Stahl zu bevorzugen. Sie können sicher als die unprätentiösesten unter anderen Sorten bezeichnet werden..
Die Qualität von Wasser oder anderen Heizmedien schränkt auch die Verwendung von Aluminiumheizkörpern stark ein. Es ist darauf zu achten, dass das Wasser keine hohen Konzentrationen an gelösten Ionen enthält. Es ist auch wichtig, jegliche Manifestation elektrischer Emissionen auszuschließen, die beim Erden / Erden von Metallelementen der Heizwasserversorgung möglich ist. Unter solchen Bedingungen korrodiert Aluminium extrem schnell, was mit einer ausgeprägten Gasbildung und Belüftung des Systems einhergeht..
Gusseisenbatterien sind überhaupt nicht empfindlich gegenüber aggressiven Substanzen, und ausreichend breite Kanalkanäle ermöglichen einen erheblichen Gehalt an mechanischen Verunreinigungen. Stahlheizkörper können etwas anfällig für die Ablagerung ungelöster Partikel an den Innenwänden sein, daher muss das Wasser für sie gefiltert und erweicht werden.
Verdrängung, konventionelle Wärmeleistung
Die Wärmeübertragung und die potenzielle Fähigkeit, den Durchfluss lokal zu regulieren, hängen davon ab, wie viel Volumen pro Zeiteinheit durch den Kühler fließt. Bei Gusseisenheizkörpern ist ein etwas größerer Rohrleitungsdurchsatz erforderlich als bei Stahl und Aluminium. Und das bedeutet eine absichtliche Überbewertung der Kesselleistung und der Größe des Ausgleichsbehälters..
Große Verdrängung und Gangreserve für einen bestimmten Zeitraum bleiben eine vernünftige Investition. In diesem Modus verbraucht das Heizsystem die Lebensdauer viel langsamer, der Wirkungsgrad des Heizgeräts steigt geringfügig an und eine hohe Eigenwärmekapazität gleicht Temperaturabfälle aus. Es lohnt sich jedoch nicht, das Innenvolumen des Systems unendlich zu erhöhen, zumindest aufgrund der unerwünschten Trägheit des Systems. Darüber hinaus bleibt die letzte Aufgabe, die Luft im Raum und nicht das Wasser in den Rohren zu erwärmen..
Die moderne Methode zur Berechnung des Heizsystems impliziert die umgekehrte Reihenfolge der Berechnungen. Zunächst wird festgelegt, wie viele Heizkörper installiert werden müssen, um Wärmeverluste auszugleichen, und dann wird ein Heizkessel für eine bestimmte Gesamtleistung ausgewählt. In diesem Fall sollte die Berechnung in jedem Raum mit einem Redundanzfaktor von 1,1 bis 1,5 durchgeführt werden, abhängig von den klimatischen Bedingungen, den Isolationsmerkmalen und der Dichte der Heizkörper.
Beachten Sie, dass die Verlustleistungswerte rein relative Werte sind. So gibt der Hersteller an, wie viel Wärme der Heizkörper prinzipiell abführen kann, als wäre er an ein ideales Heizsystem angeschlossen. Tatsächlich unterscheiden sich die Betriebsarten immer von den idealen, und daher sollten spezielle Änderungen vorgenommen werden, wobei das tatsächliche Temperaturniveau gegenüber dem Entwurfsniveau berücksichtigt wird. Die angegebenen Werte des beheizten Bereichs berücksichtigen auch die Konvektionskapazität der Heizkörper..
Maße
Bei der Auswahl der Heizkörper müssen auch die Installationsbedingungen berücksichtigt werden: Ist es möglich, einen Wärmetauscher mit der erforderlichen Verlustleistung in den verfügbaren Raum einzubauen? Der Einfachheit halber kann hier das Konzept der Energiedichte eingeführt werden: Es wird das höchste für Aluminiumheizkörper sein, gefolgt von Bimetall, dann sind Stahl- und Gusseisenbatterien am wenigsten rentabel. Die Möglichkeit, einen bestimmten Kühlertyp zu platzieren, ist recht einfach zu beurteilen, da diese gut standardisiert sind.
Das einfachste Problem sind Bimetall- und Aluminiumheizkörper. Sie werden aus Abschnitten zusammengesetzt, von denen jeder eine eingestellte Anzeige für Verlustleistung, Verschiebung und beheizten Bereich hat. Die Standardbreite des Abschnitts beträgt 80 mm, die Höhe kann von 13,5 bis 117,5 cm in Schritten von etwa 10 cm variieren. Abhängig von der Anzahl der Strömungskanäle (Säulen) gibt es sechs Arten von Abschnitten in der Tiefe. Es besteht eine direkt proportionale Beziehung zwischen den Abmessungen des Abschnitts, seiner thermischen und Konvektionseffizienz..
Stahlheizkörper haben zusätzlich zu ihren Abmessungen eine zusätzliche zweistellige Kennzeichnung. Die erste ist die Anzahl der Ableitungsplatten, die zweite ist die Anzahl der Wärmeaustauschspulen. Abhängig davon ändert sich die Tiefe des Kühlers: von 47 auf 155 mm. Stahlheizkörper werden nicht aus Abschnitten zusammengesetzt, weshalb ihre Länge für jedes Produkt im Bereich von 40 cm bis 3 Metern individuell bestimmt wird. In der Höhe können Stahlheizkörper mit seltenen Ausnahmen entweder 300 mm oder 500 mm betragen.
Gusseisenheizkörper haben die am wenigsten klare Standardisierung in Bezug auf die Abmessungen. Einige Hersteller halten sich an die allgemein für Aluminium- und Bimetallheizkörper akzeptierten Abmessungen, einige Produkte entsprechen den Abmessungen der Abschnitte alter Gusseisenbatterien: 90 x 580 mm in einer Tiefe von 90 oder 140 mm.
Wie kann ich den richtigen Heizkörper auswählen? Welche Faktoren sollte ich bei der Entscheidung berücksichtigen, wie beispielsweise die Größe des Raums, das Wärmevermögen des Heizkörpers und das Design? Gibt es spezielle Empfehlungen für energieeffiziente Heizkörper? Und welche verschiedenen Arten von Heizkörpern stehen zur Auswahl? Vielen Dank für Ihre Hilfe!