غالبًا ما تتم مناقشة التبديد الحراري الفعلي لأنواع مختلفة من مشعات التدفئة في منتديات البناء. يجادل المشاركون حول أي البطاريات أفضل من حيث الأداء الحراري - الحديد الزهر أو الألمنيوم أو ألواح الصلب. لتوضيح هذه المشكلة ، يُقترح حساب قوة أجهزة التدفئة المختلفة ومقارنة المشعات لنقل الحرارة.
كيفية حساب تبديد الحرارة الحقيقي للبطاريات بشكل صحيح
بادئ ذي بدء ، دراسة ورقة البيانات الفنية للبطارية. في ذلك ، ستجد بالتأكيد المعلمات المثيرة للاهتمام - الطاقة الحرارية لقسم واحد أو مشعاع لوحة كاملة بحجم معين. لا تتسرع في الإعجاب بالأداء الممتاز للسخانات المصنوعة من الألمنيوم أو المعدنين ، فالرقم المشار إليه في جواز السفر ليس نهائيًا ويجب تعديله ، والذي تحتاج إليه لحساب نقل الحرارة.
الحكم الخاطئ: قوة مشعات الألمنيوم هي الأعلى ، لأن نقل الحرارة من النحاس والألمنيوم هو الأفضل بين المعادن. الموصلية الحرارية للألمنيوم عالية حقًا ، لكن عملية نقل الحرارة تعتمد على العديد من العوامل. الفروق الدقيقة الثانية: أجهزة التدفئة مصنوعة من مادة silumin - سبائك الألومنيوم مع السيليكون ، التي يكون أداؤها أقل بكثير.
يتوافق نقل الحرارة المحدد في جواز سفر السخان مع الحقيقة عندما يكون الفرق بين متوسط درجة حرارة سائل التبريد (رالايداع + رالعودة) / 2 وهواء الغرفة 70 درجة مئوية. القيمة تسمى رأس درجة الحرارة ، يشار إليها بعلامة Δt. صيغة التسوية:
استبدل القيمة المعروفة لرأس درجة الحرارة واحصل على المعادلة التالية:
(رالايداع + رعودة) / 2 - رالهواء = 70 درجة مئوية
مرجع. في توثيق المنتجات من شركات مختلفة ، يمكن تعيين المعلمة Δt بشكل مختلف: dt ، DT ، وأحيانًا يتم كتابتها ببساطة "عند اختلاف درجة حرارة 70 درجة مئوية".
ما هو نقل الحرارة الذي سنحصل عليه إذا كانت وثائق مشعاع ثنائي المعدن تقول: الطاقة الحرارية لقسم واحد هي 200 واط عند DT = 70 درجة مئوية؟ ستساعد نفس الصيغة على الفهم ، نستبدل قيمة درجة حرارة الغرفة +22 درجة مئوية فيها ونقوم بالحساب بالترتيب العكسي:
(رالايداع + رتدفق العودة) = (70 + 22) × 2 = 184 درجة مئوية
مع العلم أن فرق درجة الحرارة في خطوط الإمداد والعودة يجب ألا يتجاوز 20 درجة مئوية ، نحدد قيمها على النحو التالي:
- رتغذية = 184/2 + 10 = 102 درجة مئوية ؛
- رالعودة = 184/2 - 10 = 82 درجة مئوية.
من الواضح الآن أن قسمًا واحدًا من المبرد المعدني من المثال سيعطي 200 واط من الحرارة ، بشرط أن يتم تسخين الماء في أنبوب الإمداد إلى 102 درجة مئوية ودرجة حرارة الهواء في الغرفة تصل إلى +22 درجة مئوية.
الشرط الأول غير ممكن ، لأن الغلايات المحلية الحديثة يتم تسخينها إلى 80 درجة مئوية (كحد أقصى). هذا يعني أن قسم الرادياتير لن يتخلى أبداً عن 200 واط المعلنة من الحرارة. ونادرا ما ترتفع درجة حرارة سائل التبريد في نظام منزل خاص فوق 70 درجة مئوية ، ثم DT = 38 درجة مئوية ، وليس 70 درجة. أي أن نقل الحرارة الفعلي للجهاز أقل مرتين من جواز السفر.
إجراء لحساب نقل الحرارة
لذا ، فإن الطاقة الحقيقية لبطارية التسخين أقل بكثير مما هو معلن ، ولكن لاختيارها تحتاج إلى فهم مقدارها. هناك طريقة بسيطة لذلك: تطبيق معامل تناقص على قيمة جواز السفر للطاقة الحرارية للسخان. فيما يلي جدول للمعاملات التي يتم من خلالها مضاعفة نقل الحرارة المعلن للمبرد ، اعتمادًا على القيمة الحالية لـ DT:
الخوارزمية لحساب نقل الحرارة الحقيقي لأجهزة التدفئة لظروفك الفردية هي كما يلي:
- تحديد درجة الحرارة في المنزل والمياه في النظام.
- استبدل هذه القيم في الصيغة واحسب درجة حرارة رأسك Δt.
- أوجد في الجدول المعامل المقابل لـ DT الموجود.
- اضرب قيمة جواز السفر لنقل الحرارة للبطارية بها.
- عد عدد الأقسام أو أجهزة التدفئة الكاملة لتدفئة الغرفة.
في المثال أعلاه ، ستكون الطاقة الحرارية لقسم واحد من مشعاع مزدوج المعدن 200 واط × 0.48 = 96 واط. سيتم استخدام حوالي 1000 واط من الحرارة أو 1000/96 = 10.4 ≈ 11 قسمًا لتسخين غرفة بمساحة 10 م² (تقريب لأعلى).
يجب استخدام الجدول المعروض وحساب نقل الحرارة للبطاريات عندما يشار إلى equalt يساوي 70 درجة مئوية في الوثائق. ولكن يحدث أن تمنح شركات التصنيع طاقة المبرد لظروف أخرى ، على سبيل المثال ، عند Δt = 50 درجة مئوية. ثم لا يمكنك استخدام المعاملات ، فمن الأسهل طلب العدد المطلوب من الأقسام وفقًا لخاصية جواز السفر ، لا تأخذ رقمهم إلا بهامش ونصف.
مرجع. يشير العديد من الشركات المصنعة إلى قيم نقل الحرارة في ظل ظروف التشغيل هذه: رتغذية = 90 درجة مئوية ، رالعودة = 70 درجة مئوية ، رالهواء = 20 درجة مئوية ، والذي يتوافق فقط مع Δt = 50 درجة مئوية.
مقارنة الطاقة الحرارية
إذا كنت قد درست القسم السابق بعناية ، يجب أن تفهم أن نقل الحرارة يتأثر إلى حد كبير بدرجات حرارة الهواء والحرارة ، وأن هذه المعلمات تعتمد قليلاً على المبرد نفسه. ولكن هناك عامل ثالث - مساحة سطح التبادل الحراري ، هنا يلعب تصميم وشكل المنتج دورًا كبيرًا. لن تعمل مقارنة واضحة لسخان الألواح الفولاذية ببطارية من الحديد الزهر ، حيث تختلف أسطحها كثيرًا.
العامل الرابع الذي يؤثر على نقل الحرارة هو المادة التي يصنع منها السخان. قارن نفسك: 5 أقسام من مشعاع الألمنيوم GLOBAL VOX بارتفاع 600 مم ستعطي 635 واط عند DT = 50 درجة مئوية. ستقوم بطارية DIANA الرجعية المصنوعة من الحديد الزهر (GURATEC) لخمسة أقسام بنفس الارتفاع بنقل 530 وات فقط إلى الغرفة في ظروف مماثلة (Δt = 50 درجة مئوية). يتم نشر هذه البيانات على المواقع الرسمية للشركات المصنعة.
ملحوظة. تختلف خصائص الطاقة للسخانات ثنائية المعدن والألمنيوم قليلاً ، فلا معنى لمقارنتها.
يمكنك محاولة مقارنة الألمنيوم مع مشعاع لوح فولاذي بأخذ أقرب حجم إطار مناسب للأبعاد. سيكون طول البطارية لـ 5 أقسام من الألمنيوم من GLOBAL بارتفاع 600 مم حوالي 400 مم ، وهو ما يتوافق مع لوحة KERMI 600 × 400.
حتى إذا أخذنا لوحة فولاذية ثلاثية الصف (النوع 30) ، نحصل على 572 واط عند Δt = 50 درجة مئوية مقابل 635 واط للألمنيوم من 5 أقسام. لاحظ أيضًا أن المبرد GLOBAL VOX أرق كثيرًا ، وعمق الجهاز 95 مم ، وألواح KERMI حوالي 160 مم. أي أن النقل الحراري العالي لأقسام الألمنيوم يسمح بتقليل أبعاد السخان.
في نظام التدفئة الفردي لمنزل خاص ، ستعمل البطاريات من نفس الطاقة ، والمصنوعة من معادن مختلفة ، بشكل مختلف. لذلك ، فإن المقارنة يمكن التنبؤ بها تمامًا:
- منتجات ثنائية المعدن والألمنيوم تسخن بسرعة وتبرد. ومن خلال زيادة الحرارة على مدار فترة زمنية ، يقومون بتبريد المياه التي يتم إرجاعها إلى النظام بقوة أكبر.
- تشغل مشعات الألواح الفولاذية وضعًا متوسطًا ، لأنها لا تنقل الحرارة بشكل مكثف. لكنها أرخص وأسهل في التثبيت.
- وأكثر سخاناتها تكلفةً هي سخانات الحديد الزهر ، وتتميز بالتسخين والتبريد الطويل ، مما يتسبب في تأخير طفيف في التحكم التلقائي في تدفق المبرد برؤوس ثرموستاتية.
الاستنتاج بسيط: بغض النظر عن المواد التي يتكون منها المبرد. الشيء الرئيسي هو اختيار البطارية المناسبة للطاقة والتصميم الذي يناسب المستخدم. بشكل عام ، على سبيل المقارنة ، لا يضر التعرف على جميع الفروق الدقيقة في تشغيل جهاز معين ، بالإضافة إلى المكان الأفضل للتثبيت.
مقارنة بخصائص أخرى
تم بالفعل ذكر إحدى ميزات أداء البطارية - القصور الذاتي - أعلاه. ولكن لجعل مقارنة مشعات التدفئة تبدو موضوعية ، بالإضافة إلى نقل الحرارة ، يجب مراعاة المعلمات المهمة الأخرى:
- العمل والضغط الأقصى للناقل الحراري ؛
- كمية المياه المغلقة ؛
- وزن.
يحدد حد ضغط العمل ما إذا كان يمكن تثبيت السخان في المباني متعددة الطوابق ، حيث يمكن أن يصل ارتفاع المياه التي ترتفع بواسطة مضخات الشبكة إلى مئات الأمتار. لا تلعب المعلمة دورًا للمنازل الخاصة ، حيث يكون الضغط في النظام منخفضًا ، بحد أقصى 3 بار.
يمكن أن تعطي مقارنة سعة المشعات فكرة عن إجمالي كمية المياه في الشبكة التي يجب تسخينها. حسنًا ، كتلة المنتج مهمة عند اختيار موقع التثبيت وطريقة تركيب البطارية.
كمثال ، يظهر أدناه جدول مقارن لخصائص مشعات التدفئة المختلفة من نفس الحجم:
ملحوظة. في الجدول ، يتم قبول سخان من 5 أقسام لوحدة واحدة ، باستثناء الفولاذ ، وهو عبارة عن لوحة واحدة.
استنتاج
إذا قارنا المنتجات من مجموعة واسعة من الشركات المصنعة ، فسيظل يتبين أن مشعات الألمنيوم تحتل المرتبة الأولى من حيث نقل الحرارة وخصائص أخرى. الفوز بنظام المعدنين من خلال ضغط العمل ، لكنهما يكلفان أكثر ، لا يُنصح دائمًا بشرائهما. بطاريات الصلب هي خيار الميزانية ، ولكن بطاريات الحديد الزهر ، على العكس ، هي للخبراء. إذا كنت لا تأخذ في الاعتبار سعر "الأكورديون" السوفيتي MC140 من الحديد الزهر ، فإن المشعات الرجعية هي الأغلى من بين جميع المنتجات الموجودة.