Конвекция и тепловое излучение радиатора: в чем разница

В зависимости от модели радиатора, доля конвекции в общем объеме передаваемого тепла может быть, приблизительно, от 50 до почти 100%. Это обзорный диапазон для разных конструкций, а не измеренное значение для каждой модели. Так, большую долю теплового излучения могут иметь радиаторы, состоящие из одной открытой плоской панели, но их общая мощность зависит также от площади и температурного режима. У конвекторов преобладает передача тепла движущемуся воздуху.  Трубчатые радиаторы IRSAP занимают промежуточное положение, обладая и достаточной для российских условий мощностью, и заметной долей теплового излучения. Оценку порядка 30% иногда используют для объяснения принципа работы трубчатых приборов, но паспорт IRSAP приводит общую теплоотдачу, а не отдельные доли излучения и конвекции. Поэтому для выбора конкретного Tesi следует опираться на его паспортную мощность при нужном ΔT.

Рассмотрим, чем отличаются друг от друга эти виды передачи тепла и от чего зависят.

При данном способе воздух используется в качестве промежуточного теплоносителя: сначала радиатор нагревает воздух, а воздух уже нагревает само помещение. Такой вид передачи тепла является основным, так как позволяет увеличить теплоотдачу радиатора без существенного увеличения его габаритов. Достаточно лишь увеличить площадь соприкосновения радиатора с воздухом.

С этой целью в радиаторе добавляются ребра внутри корпуса. Воздух, проходя через них не только нагревается, но еще и “подтягивает” за собой новую порцию холодного воздуха. В результате получается относительно недорогой и компактный отопительный прибор с хорошими показателями теплоотдачи.

Тепловое или инфракрасное излучение - это способ передачи тепла без каких-либо посредников. Нагретый радиатор излучает в волны в инфракрасном спектре и греет все, на что они падают. Сам воздух, при этом, нагревается уже от нагретых радиатором предметов. Хорошей иллюстрацией принципа работы являются уличные газовые обогреватели, которые создают рядом с собой комфортные условия не нагревая при этом улицу.

Мощность теплового излучения зависит от температуры радиатора и от площади его видимой части. Материал и покрытие поверхности тоже влияют на излучение; внутреннее устройство меняет нагрев разных поверхностей и их взаимное экранирование. У 2-трубчатого IRSAP Tesi передние поверхности хорошо открыты в комнату, а у 3-трубчатого и 6-трубчатого приборов добавляются внутренние и задние ряды трубок. Они увеличивают общую площадь теплообмена с воздухом, но часть их излучения попадает на соседние трубки. Из числа колонок нельзя вывести точную мощность излучения: для такого сравнения нужны измерения в одинаковых условиях. Паспортные таблицы IRSAP дают проверяемый ориентир для подбора — суммарную теплоотдачу каждой модели.

Если сравнивать радиаторы с развитой конвективной поверхностью и приборы с большой открытой поверхностью, важно разделять цену, паспортную мощность и удобство эксплуатации. Некоторые конвекторы дают много ватт при компактных размерах, но универсального победителя по цене за ватт нет: стоимость меняют бренд, материал, покрытие, арматура и монтаж. Алюминиевые, биметаллические и стальные панельные радиаторы также используют оба способа теплообмена; относить каждый из них к одному механизму или одному ценовому сегменту неверно.

В большом помещении или при высоком потолке распределение температуры зависит от расположения радиаторов, теплопотерь и движения воздуха. Если проектировать отопление только по заявленной мощности одного прибора, можно получить холодные зоны даже при достаточном общем числе ватт.

При этом конвекция сама по себе не является недостатком: она участвует в обогреве любой комнаты. Разница в цене приборов определяется также материалами, конструкцией, отделкой и комплектацией. Для помещения с высоким потолком сначала рассчитывают теплопотери и расположение приборов, а затем оценивают комфорт и стоимость системы в целом.

Медленный прогрев

При конвекции сначала нагревается воздух у радиатора, а затем он перемешивается с остальным воздухом комнаты. Нагрев мебели и ограждающих поверхностей занимает дополнительное время. Тёплый воздух обычно поднимается, а остывший опускается и возвращается к прибору; скорость этого движения зависит от планировки, высоты потолка и разницы температур. Поэтому для оценки скорости прогрева нельзя смотреть только на тип радиатора: нужны его мощность в рабочем режиме, теплопотери помещения и условия установки.

Комфорт и расположение прибора

Под мощностью радиатора понимается скорость, с которой он отдаёт тепло в помещение. Излучение передаёт часть энергии видимым поверхностям напрямую, а конвекция нагревает воздух. Тепло у потолка не исчезает само по себе, но распределение температуры может влиять на ощущение комфорта: у пола бывает прохладнее, чем в верхней зоне. При проветривании часть нагретого воздуха уходит наружу. Поэтому расположение прибора, свободный проход воздуха и режим вентиляции важны не меньше названия типа радиатора.

Неравномерность прогрева

В некоторых помещениях воздух под потолком оказывается теплее, чем у пола. В зависимости от окон, планировки и движения воздушных потоков могут образоваться холодные зоны, куда тепло доходит хуже. Это повод проверить расчёт теплопотерь и размещение приборов, а не основание автоматически исключать конвективную составляющую отопления.

Сложность с поддержанием чистоты

Ранее мы отмечали, что высокая теплоотдача в конвекторах достигается за счет создания дополнительных ребер и пластин, а также создания закрытых каналов, по которым нагретый воздух поднимается вверх. Все это значительно усложняет поддержание чистоты: убрать внутренние поверхности радиатора становится очень сложным, если не невозможным. Данный недостаток особенно актуален для помещений с повышенными требованиями к чистоте воздуха: медицинские учреждения или дома, где живут люди, страдающие от аллергии.

Радиаторы IRSAP Tesi относятся к декоративным трубчатым отопительным приборам. Их открытые трубки доступнее для очистки от пыли, чем закрытые внутренние каналы некоторых конвекторов; фактическое удобство уборки зависит также от расстояния между трубками и места установки. Число колонок меняет глубину и площадь поверхности: у Tesi 2 два ряда трубок, а у Tesi 6 — шесть. Это может изменить соотношение излучения и конвекции, однако паспортные таблицы IRSAP не дают отдельных долей для этих моделей. Поэтому считать 2-трубчатую серию заведомо самой «лучистой», а 6-трубчатую — самой «конвективной» без сопоставимых измерений нельзя. При подборе проверяют общую теплоотдачу, глубину и число секций.

При одинаковой номинальной мощности  2-трубчатый IRSAP Tesi 2 1800  может давать иное соотношение излучения и конвекции, чем  3-трубчатый IRSAP Tesi 3 1800. Однако одинаковая паспортная мощность не доказывает, что одна модель прогреет помещение быстрее или равномернее другой: важны размещение, температурный режим и теплопотери комнаты. В большом помещении с высоким потолком 2-трубчатая модель может быть удобна по глубине, а более глубокая серия — по мощности на секцию и занимаемой ширине. Сравнивать следует конкретные конфигурации при одинаковом ΔT, после чего проверять габариты и возможность монтажа.