Як збільшити тепловіддачу радіатора
Як підвищити тепловіддачу батареї парового опалення без істотних витрат?
Опис простого експерименту, що доводить ефективність запропонованого малозатратного способу підвищення температури повітря в житлових приміщеннях, обладнаних системами центрального опалення.
У статті наведені експериментальні дані та ілюстрації.
Найцікавіші ролики на Youtube
У цьому році у нас лютують небувалі морози. В окремих районах республіки температура повітря падала до -24ºС, що для теплої Молдови є аномальним явищем. У мене в кімнаті не висить термометр, але я відчув, що рука, що лежить на столі, стала мерзнути, і мені довелося підкласти під неї шматок поролону.
Ми, в общем-то, як Амундсен, вже звикли до прохолоді, але вчора голова нашого кондомініуму, збираючи підписи під зверненням до постачальника тепла, запитав, яка у нас температура повітря в квартирі. Навряд чи постачальник тепла підвищить температуру теплоносія, але можливо голова хоче під виглядом надання неякісних послуг вимагати неустойку.
Як би там не було, але мене це подія спочатку підштовхнуло до вимірювання температури повітря в квартирі, а потім і до проведення цього експерименту.
Звичайно, сказати, що цей експеримент був нечистим, це не сказати нічого. Надто вже багато змінних, які могли позначитися на точності результату, починаючи від напрямку вітру за бортом і закінчуючи активністю комп'ютера, що працює в тестованої кімнаті.
Але, найважливіший параметр, який в інший час не дозволив би взагалі провести цей експеримент, це стабільність температури теплоносія.
Справа в тому, що в більш теплі періоди часу, температуру теплоносія активно регулюють протягом доби, для збільшення терміну служби. Коли ж на вулиці аномальна температура, то все засувки відкривають навстіж.
Мета експерименту.
Підтвердити або спростувати припущення, що примусове охолодження батареї парового опалення, навіть при температурі теплоносія 42ºС, може значно підвищити тепловіддачу системи в умовах звичайної міської квартири.
Датчик температури.
Щоб визначити ефективність того чи іншого способу обдування батареї, було вирішено виміряти різницю температур теплоносія до і після батареї центрального опалення.
Насправді, почав я з проміру температури батареї в різних точках, але отримані дані обробити так і не вдалося.
Для цього було виготовлено два однакових датчика температури на основі напівпровідникових терморезисторів КМТ-17.
А ось так датчики були закріплені на трубах парового опалення. Для поліпшення контакту з трубою, терморезистор був змазаний теплопровідної пастою КПТ-8.
Щоб знизити похибку вимірювань, що вносяться потоками повітря, датчики довелося додатково ізолювати поролоновою стрічкою.
Вибір оптимального положення вентилятора.
Заміри температури теплоносія були зроблені при різних положеннях вентилятора щодо батареї. Потужність вентилятора, при цьому, не змінювалася.
Протягом експерименту, температура теплоносія була 43ºС, повітря в приміщенні 20ºС.
У всіх випадках, відстань від центру лопатей до центру батареї дорівнювало 70см.
Різниця показань між температурою теплоносія на вході і на виході вказана в умовних одиницях, так як відкалібрувати термометр з такою високою точністю було просто нічим. При цьому за початок відліку прийнятий 0 (нуль) умовних одиниць, при якому батарея охолоджувалася природним шляхом.
Потік повітря спрямований зверху вниз, а кут нахилу вала вентилятора відносно горизонту 50º. При цьому, різниця температур на вході і виході батареї - 11 умовних Одиниць (далі УЕ).
Потік повітря спрямований зверху вниз, вентилятор працює в режимі «підлабузник» (повертається з боку в бік). Різниця температур - 8 УЕ.
При охолодженні батареї збоку, різниця температур між входом і виходом - 13 УЕ.
При напрямку потоку повітря в центр батареї, вдалося отримати найвищу різницю температур - 15 УЕ.
Якщо направити потік повітря в центр батареї, але при цьому включити режим "підлабузник", то різниця температур знизиться до - 12 УЕ.
Найбільш вигідним, з точки зору тепловіддачі, виявилося напрямок потоку повітря від статі в сторону площині батареї.
Експериментальні дані.
Перший день експерименту.
Всі графіки показують зміна температури з 8.00 ранку до 24.00 ночі.
Температура теплоносія 42ºС.
За графіком видно, що більш ефективно система працювала, поки різниця температур повітря і батареї була велика. Коли різниця зменшилася, система стабілізувалася.
Температура повітря в центрі кімнати на висоті 65см від підлоги піднялася з 15 ° С до 20 ° С за 9 годин.
Надалі температура піднялася ще на 0,5ºС.
Потужність вентилятора при цьому склала 35,2 Ватта.
Коли, під час експерименту, я вийшов зі своєї кімнати в коридор, то відразу відчув різницю температур, адже на той час я вже зняв теплі речі.
Сходив в сарай і приніс звідти ще один вентилятор. Цей вентилятор не був обладнаний перемикачем потужності, тому я його підключив через саморобний сімісторний регулятор, конструкція якого докладно описана тут.
Що ж, жити стало краще, жити стало веселіше!
Другий день експерименту.
Вранці я знову проміряв температуру теплоносія, а також температуру повітря в кімнаті. Всі значення залишилися незмінними, в тому числі і температура за бортом.
Протягом дня ніяких змін температури помічено не було.
Третій день експерименту.
Температура теплоносія підвищилася на один градус і склала 43ºС.
Температура на вулиці знижувалася і досягла -15ºС.
При цьому температура в кімнаті виросла ще на 0,5ºС і досягла 21,5ºС.
Четвертий день експерименту.
Температура теплоносія все ще 43ºС.
Температур за на вулиці з ранку -15ºС.
Температура в кімнаті вранці склала 21,5ºС.
Так як за минулу добу ніяких істотних змін температури не відзначено, вирішив збільшити потік повітря і о 10.00 встановив другий вентилятор.
Через 10-15 хвилин температура повітря зросла відразу на один градус, а потім і ще на півградуса і досягла 23ºС.
Гуляти так гуляти, подумав я, і о 19.00 включив обидва вентилятора на повну потужність. Температура за дві години зросла ще на один градус і досягла 24ºС.
Результати та висновки.
- Мені вдалося підвищити температуру повітря в кімнаті на цілих 6ºС, а в екстремальному режимі роботи вентиляторів навіть на 9ºС, що підтвердило припущення про те, що підвищити тепловіддачу батареї центрального опалення можна, навіть при такій низькій температурі теплоносія.
- При використанні звичайного побутового вентилятора без регулятора обертів, в кімнаті стає занадто шумно. Однак якщо використовувати накопичене кімнатою тепло, то, наприклад, в спальні можна на ніч відключати вентилятор, а в їдальні, навпаки, включати. Тоді, можна використовувати вентилятор на повній потужності.
- Якщо перебувати в тій частині кімнати, де найбільш відчутно рух повітря, що генерується вентилятором, то створюється помилкове відчуття зниження температури.
- Ті, хто побоюється, що вентилятор багато "намотає", можуть порахувати місячне споживання енергії.
Дрібні подробиці.
Щоб швидше і точніше заміряти температуру батареї парового опалення, досить нанести на кульку датчика цифрового термометра невелика кількість теплопровідної пасти "КПТ-8". Місце контакту на час вимірювання потрібно прикрити кількома шарами тканини або шаром поролону.
Вищеописаний експеримент змусив мене засумніватися в точності мого цифрового термометра. Щоб переконатися в правильності його показань, я їх порівняв з показаннями ртутного термометра. Для цього, занурив обидва термометра в гарячу воду на однакову глибину і простежив за показаннями у міру охолодження води.
Тривала робота вентиляторів відразу виявила слабке місце сучасних девайсів.
Якщо у вентилятора "Пінгвін" 1973 року випуску передній підшипник ковзання обладнаний сальником (стрілкою зазначено отвір для наповнення сальника маслом), що і дозволило йому пропрацювати вже майже 40 років, то в сучасному вентиляторі такого сальника немає і в помині.
Крім цього, у "Пінгвіна" є пружина, що запобігає виникненню поздовжніх биття вала. Новий же вентилятор після двох діб роботи почав торохтіти, так як через поздовжнього биття вала, викликаного ексцентриситетом пропелера, швидко зносилася одна з фторопластових прокладок.
Для усунення поздовжнього люфту, знадобилося кілька звичайних і дві тонкостінні шайби, а також прокладка вирізана з поролону.
Спочатку я розібрав статор.
Потім надів тонкостінні шайби і прокладку на вал двигуна, а іншими шайбами збільшив зазор між підшипниками.
Щоб забезпечити скільки-небудь тривалу роботу вентилятора, вирізав з повсті сальник, а з якоюсь капронової кришки заглушку сальника і запресувала все це в поглиблення навколо вала. Природно, масла теж не пошкодував.
Почав думати про покупку двох десятків комп'ютерних 120-ти міліметрових вентиляторів. Думаю, якщо встановити їх прямо між секціями батарей, то при цьому повинен знизитися шум і підвищитися ефективність тепловіддачі.