Тепловая трубка для отопления

Теория

История

Идея капиллярной тепловой трубки была запатентована представителем компании Дженерал Моторс в 1942 году. В 1963 идея получила дальнейшее развитие: эффективность конструкции была наглядно продемонстрирована Джорджем Грувером из национальной лаборатории Лос-Аламос в США (да-да, той самой, которая была основана Робертом Оппенгеймером и работала над созданием первой атомной бомбы).

Принцип действия тепловых труб использует тот факт, что при испарении жидкости поглощают тепловую энергию, а при конденсации — активно отдают.

Простейшая тепловая трубка — это запаянная с обеих сторон труба с летучей жидкостью внутри. При нагреве одной стороны трубы жидкость в ней испаряется; пар конденсируется на холодном конце трубы, после чего жидкость возвращается самотеком к источнику тепла для повторения цикла.

Рабочий цикл тепловой трубки.

Капитан Очевидность подсказывает: гладкостенные тепловые трубы способны работать лишь в одном пространственном положении — когда источник тепловой энергии находится у нижнего конца наклонной трубы.

Несложная конструктивная доработка способна, однако, дать трубке возможность работать в любом положении. Достаточно уложить внутрь фитиль — любой материал с развитой поверхностью. В этом случае конденсат будет двигаться по фитилю благодаря капиллярному эффекту при любом положении трубки.

Фитиль позволяет трубке работать в любом положении.

Что это дает

Вот список достоинств, которые принесли тепловым трубкам заслуженную популярность (пусть и в довольно специфичных областях):

  • Высочайшая теплопроводность, в разы превышающая таковую у меди;

Тепловая трубка может передать тепло на значительное расстояние при минимальном поперечном сечении. У металлического прутка способность к передаче тепловой энергии снижается пропорционально отношению сечения к длине.

  • Высокая скорость передачи тепла. Она ограничена лишь скоростью испарения и конденсации теплоносителя;
  • Работа в произвольном температурном режиме. Подобрав соответствующий теплоноситель, можно использовать трубку для теплоотвода как при +300 С, так и при близких к абсолютному нулю температурах;
  • Долговечность. Срок эксплуатации тепловой трубки в теории ничем не ограничен: ни металл самой трубки, ни фитиль, ни теплоноситель не деградируют;
  • Абсолютная отказоустойчивость. Ломаться в столь несложной конструкции просто-напросто нечему. Она работает до тех пор, пока существуют законы физики.

Ограничения

Сама конструкция тепловой трубки накладывает ряд ограничений на применяемые материалы и температурный режим ее использования:

  1. Теплоноситель должен совершать фазовый переход в том температурном диапазоне, в котором работает тепловая трубка. Если трубу с водой нагреть с +10 до +20 градусов, она будет прогреваться только за счет собственной теплопроводности и естественной конвекции жидкости. Чтобы включился заветный механизм «температурной сверхпроводимости», нужно, чтобы вода испарилась;

Здесь есть небольшая лазейка. При снижении давления жидкости кипят при меньшей температуре, при повышении — при большем.
Меняя давление в герметичной трубке, можно заставить теплоноситель совершать фазовый переход в нужном температурном диапазоне.

Зависимость температуры кипения воды от давления.

  1. При нагреве жидкость не должна разлагаться или вступать в реакцию с материалом трубы или фитиля;
  2. Оболочка тепловой трубы должна быть выполнена из материала с достаточной теплопроводностью. Какой смысл обеспечивать высокую теплопроводность внутри трубы, если она выполнена из теплоизолирующего материала?
  3. И сама трубка, и фитиль должны смачиваться теплоносителем.

Материалы

В качестве материала корпуса тепловые трубы используют:

  • Черную и нержавеющую сталь;
  • Медь;
  • Алюминий.

Фитиль обычно делается металлическим — сетчатым или хаотично сплетенным из тончайшей проволоки (так называемые металлические войлоки).

В качестве теплоносителей используются:

Именно ацетон используется в качестве теплоносителя в системах охлаждения электроники.

  • Аммиак;
  • Спирт;
  • Вода.

В трубках, работающих в экстремальных температурных режимах, применяются также серебро, натрий, ртуть и жидкий гелий.

Действующая модель

Можно ли изготовить тепловую трубу для отопительной системы частного дома своими руками?

Разумеется, причем инструкция не отличается особой сложностью:

  1. Ввариваем в стальную трубу длиной 2 — 4 метра и диаметром 100 — 150 мм стакан из той же трубы, ориентированный перпендикулярно ее оси;
  2. Помещаем в стакан электрод, изолировав его от стенок;
  3. Заливаем в стакан небольшое количество воды (0,5 — 1 литр);
  4. Глушим торцы трубы;
  5. Фиксируем ее с небольшим наклоном в сторону стакана;
  6. Подаем на электрод фазу, а на корпус трубы — ноль.

Что в результате?

Вода, представляющая собой электролит благодаря растворенным в ней солям, кипит при протекании через нее тока. Пар конденсируется на холодном конце трубы и стекает к стакану самотеком. Полное испарение воды разрывает цепь между электродом и стенкой, после чего нагрев прекращается.

Автор этой конструкции встроил в нее дополнительную страховку — электроконтактный манометр, отключающий питание при повышении давления до 6 атмосфер и включающий при его понижении до 3 кгс/см.
Дополнительным эффектом стало повышение рабочей температуры нагревателя: при повышенном давлении вода закипает при температуре более 100 градусов.

Эксперимент можно упростить, нагрев на одном конце заглушенную с обеих сторон гофрированную трубку из нержавейки с небольшим количеством воды внутри. Второй ее конец мгновенно раскалится.

Применение

Наибольшее распространение тепловые трубки получили в системах охлаждения процессоров, видеокарт и чипсетов в современных компьютерах и ноутбуках. Они выгодны тем, что позволяют снять с небольшого по площади кристалла максимум тепловой энергии и рассеять ее на радиаторе со значительной площадью оребрения.

Тепловые трубки соединяют радиаторы на чипсете и транзисторах стабилизатора питания процессора.

В последние несколько лет на рынке появилась еще одна новинка, использующая тот же принцип действия — вакуумные радиаторы для отопления жилых и производственных помещений. Именно с ними я хочу познакомить читателя поближе, чтобы дать волю своему сарказму в адрес современных технологий рекламы.

Вакуумные радиаторы: циничным взглядом сантехника

Первое знакомство

Ключевое отличие вакуумного радиатора от обычной батареи — в том, что вода в нем циркулирует только через нижний коллектор. По всей высоте секции прогреваются именно благодаря эффекту пресловутой тепловой трубки: при нагреве герметичных секций некая «литиево-бромидная жидкость» испаряется и переносит тепло. Температура ее кипения — 35 градусов.

Знакомьтесь: батарея, использующая для передачи тепла испарение и конденсацию теплоносителя.

Цена вакуумных радиаторов существенно выше, чем у алюминиевых и даже многих биметаллических аналогов. Так, 8-секционная батарея отечественного производства обойдется покупателю примерно в 6000 рублей.

Разбор полетов

А теперь давайте ознакомимся с ключевыми утверждениями продавцов и попробуем соотнести их с собственным здравым смыслом:

  1. Благодаря небольшому внутреннему объему уменьшается объем теплоносителя в системе отопления.

Вода наполняет только нижний коллектор.

Объем теплоносителя имеет хоть какое-то значение в том случае, если система отопления заполняется антифризом, который приходится покупать. Во всех прочих случаях этот параметр влияет разве что на инерционность изменения температуры. При использовании твердотопливных котлов малая инерционность и вовсе вредна: при редких растопках котла батареи должны оставаться теплыми как можно дольше.

Особый случай — установленные в контуре теплоаккумуляторы. Они полезны в случае тех же твердотопливных котлов или электрокотла в сочетании с ночным тарифом на электричество. При объеме теплоизолированного бака хотя бы в кубометр разница между радиаторами объемом в 8 литров и в 0,5 литра незаметна в принципе.

На фоне размеров теплоаккумулятора разница между секциями с разным внутренним объемом сглаживается.

  1. Радиатор универсален и подходит как для автономной системы, так и для ЦО.
    Если нижний коллектор, контактирующий с водой в контуре, выполнен из нержавейки достаточной толщины — этот аргумент действительно говорит в пользу вакуумного радиатора. Он на самом деле сможет без ущерба для себя перенести гидроудары или скачки температуры, нередкие в ЦО. Другое дело, что это свойство не эксклюзивно: любой биметаллический радиатор обладает теми же свойствами.
  2. Отпадает необходимость в стравливании воздуха.
    Действительно, в самих радиаторах воздух скапливаться не будет: вода заполняет только нижний коллектор. Что не отменяет образования воздушной пробки при запуске сброшенного контура: розлив никогда не прокладывается строго в горизонт, на одном уровне с выходом и входом котла.
Читайте также:  Сколько добавлять фейри в бетон

Радиатор расположен выше розлива и при сбросе системы будет завоздушен.

  1. Срок службы составляет не менее 50 лет.

В автономной системе любой радиатор прослужит не меньше. Просто потому, что полностью отсутствуют деструктивные факторы:

  • Теплоноситель не обогащается кислородом, что означает отсутствие коррозии черной стали;
  • Гидроудары при минимальной вменяемости владельца полностью исключены;
  • Перепады температуры незначительны, что гарантирует долгий срок службы межсекционных прокладок;
  • Ил и ржавчина отсутствуют как класс, поскольку вода в контуре практически не обновляется. Весь мусор остается на фильтре грубой очистки в первые часы работы системы после запуска.

В системе ЦО вакуумный радиатор опять-таки ни в чем не превосходит биметаллический, который рассчитан именно на экстремальные условия эксплуатации.

Биметаллические батареи как минимум не уступают вакуумным прочностью.

  1. Конструкция вакуумной батареи исключает засоры.

Это действительно так. Вода циркулирует только через нижний коллектор — прямую трубу без извилин и ходов с низкой скоростью движения теплоносителя, где будет оседать ил. Другое дело, что (смотреть выше) в автономной системе это качество не востребовано благодарю отсутствию ила.

Подключение обычного радиатора по схеме «снизу вниз» тоже позволяет полностью забыть про промывку.

При такой схеме подключения прибор не заиливается.

  1. Вакуумный радиатор обладает низким гидравлическим сопротивлением.
    Еще один случай, когда реклама не лжет. Однако увеличение гидравлического сопротивления в автономной системе вызовет лишь небольшое увеличение нагрузки на циркуляционный насос, а в системе ЦО владельцу квартиры этот параметр и вовсе абсолютно безразличен.
  1. Прибор обладает высокой теплоотдачей.
    Довод исключительно демагогический. В паспорте к любому вакуумному радиатору производитель указывает тепловую мощность секции (смею заметить, для идеальных условий — для дельты температур между теплоносителем и воздухом комнаты в 70 градусов).
    Так вот, в идеальных условиях тепловая мощность равна 150 — 170 ваттам на секцию. У типичного алюминиевого радиатора этот параметр равен 190 — 210 ваттам.
    Кроме того, у прибора нет никакой причины обладать необычно высокой мощностью. Количество тепла, которое он может отобрать у теплоносителя, ограничено площадью стенок нижнего коллектора и их теплопроводностью.

Для получения достаточной мощности понадобится многосекционная гармошка.

  1. КПД отопительного прибора достигает 98%.
    Я вообще не понимаю, как можно говорить о КПД отопительного прибора в отрыве от остальных компонентов системы. Тепло, которое осталось в батарее, в любом случае будет рассеяно в воздухе отапливаемого помещения.
    Неиспользованная тепловая энергия переносится теплоносителем к следующему прибору в контуре. На КПД системы в целом влияет качество теплоизоляции проходящих по подвалу и улице участков контура и эффективность котла.
  2. Допустим температурный режим от -20 до +90 С.
    Температурный режим снизу ограничен исключительно типом теплоносителя. Если в контур залит антифриз, остающийся жидким при -20С — любой радиатор не порвет льдом.

Если в батарее замерзнет вода, результат будет весьма предсказуемым.

При +90 С будет функционировать любая отопительная батарея, независимо от ее материала и устройства.

  1. Вода циркулирует не по всему объему радиатора.

А владельцу-то какая разница, как она циркулирует?

  1. Использование прибора исключает влияние на человека электромагнитных полей и конвекционные процессы (я не шучу, этот пункт реально присутствует в рекламе!).
    Конвекция (перемешивание сред под влиянием разницы в плотности при нагреве) присутствует всегда и в любой неравномерно нагретой среде. Воздух в помещении над батареей перемешивается именно за счет этого процесса. В любом случае конвекция никому и ничем не вредит.

Тепловая конвекция обеспечивает прогрев воздуха в помещении по всему объему.

Каким образом в отопительном приборе без собственной катушки индуктивности могут в принципе присутствовать электромагнитные поля — мне также неизвестно. Утверждение о том, что они вредны или опасны, я тоже оставлю на совести авторов рекламы.

  1. Вакуумные радиаторы экономичны. Они позволяют уменьшить расход топлива или электричества на 40 — 100% относительно обычных приборов.
    Этот пункт я сознательно оставил на сладкое.

Количество тепловой энергии, необходимое для поддержания в доме постоянной температуры, определяется:

  • Качеством утепления ограждающих конструкций;

Утепление — лучший способ уменьшить расходы на отопление.

  • Дельтой температур с улицей.

На финансовые затраты на отопление по понятной причине влияет тип используемого источника тепла (скажем, магистральный газ обойдется заметно дешевле соляры) и КПД котла.

Конструкция отопительных приборов на расходы не влияет. Вообще. Никак и никогда.

Какой бы радиатор вы ни выбрали, затраты на топливо не уменьшатся.

Некоторую экономию можно получить путем перераспределения источников тепла. Скажем, теплый пол несколько экономичнее конвекционного отопления потому, что в этом случае более рационально распределяются температуры в помещении: нет перегрева воздуха под потолком, который приводит лишь к увеличению потерь тепла через крышу.

Распределение температур при конвекционном отоплении и над теплым полом.

Однако это явно не наш случай. Вакуумные батареи, как и любые другие, прогревают воздух за счет конвекции. Вывод очевиден: в этом случае реклама беззастенчиво лжет.

Батареи на тепловых трубках — обычный отопительный прибор, не хуже и не лучше любого другого. Его текущая рыночная стоимость сильно завышена, а реклама полна… скажем вежливо — оторванных от действительности домыслов.

Заключение

Надеюсь, что мне удалось удовлетворить любознательность читателя. Узнать больше о том, как работают тепловые трубы, можно, изучив видео в этой статье. Жду ваших комментариев и дополнений. Успехов, камрады!

Теория

История

Идея капиллярной тепловой трубки была запатентована представителем компании Дженерал Моторс в 1942 году. В 1963 идея получила дальнейшее развитие: эффективность конструкции была наглядно продемонстрирована Джорджем Грувером из национальной лаборатории Лос-Аламос в США (да-да, той самой, которая была основана Робертом Оппенгеймером и работала над созданием первой атомной бомбы).

Принцип действия тепловых труб использует тот факт, что при испарении жидкости поглощают тепловую энергию, а при конденсации — активно отдают.

Простейшая тепловая трубка — это запаянная с обеих сторон труба с летучей жидкостью внутри. При нагреве одной стороны трубы жидкость в ней испаряется; пар конденсируется на холодном конце трубы, после чего жидкость возвращается самотеком к источнику тепла для повторения цикла.

Рабочий цикл тепловой трубки.

Капитан Очевидность подсказывает: гладкостенные тепловые трубы способны работать лишь в одном пространственном положении — когда источник тепловой энергии находится у нижнего конца наклонной трубы.

Несложная конструктивная доработка способна, однако, дать трубке возможность работать в любом положении. Достаточно уложить внутрь фитиль — любой материал с развитой поверхностью. В этом случае конденсат будет двигаться по фитилю благодаря капиллярному эффекту при любом положении трубки.

Фитиль позволяет трубке работать в любом положении.

Что это дает

Вот список достоинств, которые принесли тепловым трубкам заслуженную популярность (пусть и в довольно специфичных областях):

  • Высочайшая теплопроводность, в разы превышающая таковую у меди;

Тепловая трубка может передать тепло на значительное расстояние при минимальном поперечном сечении. У металлического прутка способность к передаче тепловой энергии снижается пропорционально отношению сечения к длине.

  • Высокая скорость передачи тепла. Она ограничена лишь скоростью испарения и конденсации теплоносителя;
  • Работа в произвольном температурном режиме. Подобрав соответствующий теплоноситель, можно использовать трубку для теплоотвода как при +300 С, так и при близких к абсолютному нулю температурах;
  • Долговечность. Срок эксплуатации тепловой трубки в теории ничем не ограничен: ни металл самой трубки, ни фитиль, ни теплоноситель не деградируют;
  • Абсолютная отказоустойчивость. Ломаться в столь несложной конструкции просто-напросто нечему. Она работает до тех пор, пока существуют законы физики.

Ограничения

Сама конструкция тепловой трубки накладывает ряд ограничений на применяемые материалы и температурный режим ее использования:

  1. Теплоноситель должен совершать фазовый переход в том температурном диапазоне, в котором работает тепловая трубка. Если трубу с водой нагреть с +10 до +20 градусов, она будет прогреваться только за счет собственной теплопроводности и естественной конвекции жидкости. Чтобы включился заветный механизм «температурной сверхпроводимости», нужно, чтобы вода испарилась;

Здесь есть небольшая лазейка. При снижении давления жидкости кипят при меньшей температуре, при повышении — при большем.
Меняя давление в герметичной трубке, можно заставить теплоноситель совершать фазовый переход в нужном температурном диапазоне.

Зависимость температуры кипения воды от давления.

  1. При нагреве жидкость не должна разлагаться или вступать в реакцию с материалом трубы или фитиля;
  2. Оболочка тепловой трубы должна быть выполнена из материала с достаточной теплопроводностью. Какой смысл обеспечивать высокую теплопроводность внутри трубы, если она выполнена из теплоизолирующего материала?
  3. И сама трубка, и фитиль должны смачиваться теплоносителем.
Читайте также:  Система отопления открытого и закрытого типа

Материалы

В качестве материала корпуса тепловые трубы используют:

  • Черную и нержавеющую сталь;
  • Медь;
  • Алюминий.

Фитиль обычно делается металлическим — сетчатым или хаотично сплетенным из тончайшей проволоки (так называемые металлические войлоки).

В качестве теплоносителей используются:

Именно ацетон используется в качестве теплоносителя в системах охлаждения электроники.

  • Аммиак;
  • Спирт;
  • Вода.

В трубках, работающих в экстремальных температурных режимах, применяются также серебро, натрий, ртуть и жидкий гелий.

Действующая модель

Можно ли изготовить тепловую трубу для отопительной системы частного дома своими руками?

Разумеется, причем инструкция не отличается особой сложностью:

  1. Ввариваем в стальную трубу длиной 2 — 4 метра и диаметром 100 — 150 мм стакан из той же трубы, ориентированный перпендикулярно ее оси;
  2. Помещаем в стакан электрод, изолировав его от стенок;
  3. Заливаем в стакан небольшое количество воды (0,5 — 1 литр);
  4. Глушим торцы трубы;
  5. Фиксируем ее с небольшим наклоном в сторону стакана;
  6. Подаем на электрод фазу, а на корпус трубы — ноль.

Что в результате?

Вода, представляющая собой электролит благодаря растворенным в ней солям, кипит при протекании через нее тока. Пар конденсируется на холодном конце трубы и стекает к стакану самотеком. Полное испарение воды разрывает цепь между электродом и стенкой, после чего нагрев прекращается.

Автор этой конструкции встроил в нее дополнительную страховку — электроконтактный манометр, отключающий питание при повышении давления до 6 атмосфер и включающий при его понижении до 3 кгс/см.
Дополнительным эффектом стало повышение рабочей температуры нагревателя: при повышенном давлении вода закипает при температуре более 100 градусов.

Эксперимент можно упростить, нагрев на одном конце заглушенную с обеих сторон гофрированную трубку из нержавейки с небольшим количеством воды внутри. Второй ее конец мгновенно раскалится.

Применение

Наибольшее распространение тепловые трубки получили в системах охлаждения процессоров, видеокарт и чипсетов в современных компьютерах и ноутбуках. Они выгодны тем, что позволяют снять с небольшого по площади кристалла максимум тепловой энергии и рассеять ее на радиаторе со значительной площадью оребрения.

Тепловые трубки соединяют радиаторы на чипсете и транзисторах стабилизатора питания процессора.

В последние несколько лет на рынке появилась еще одна новинка, использующая тот же принцип действия — вакуумные радиаторы для отопления жилых и производственных помещений. Именно с ними я хочу познакомить читателя поближе, чтобы дать волю своему сарказму в адрес современных технологий рекламы.

Вакуумные радиаторы: циничным взглядом сантехника

Первое знакомство

Ключевое отличие вакуумного радиатора от обычной батареи — в том, что вода в нем циркулирует только через нижний коллектор. По всей высоте секции прогреваются именно благодаря эффекту пресловутой тепловой трубки: при нагреве герметичных секций некая «литиево-бромидная жидкость» испаряется и переносит тепло. Температура ее кипения — 35 градусов.

Знакомьтесь: батарея, использующая для передачи тепла испарение и конденсацию теплоносителя.

Цена вакуумных радиаторов существенно выше, чем у алюминиевых и даже многих биметаллических аналогов. Так, 8-секционная батарея отечественного производства обойдется покупателю примерно в 6000 рублей.

Разбор полетов

А теперь давайте ознакомимся с ключевыми утверждениями продавцов и попробуем соотнести их с собственным здравым смыслом:

  1. Благодаря небольшому внутреннему объему уменьшается объем теплоносителя в системе отопления.

Вода наполняет только нижний коллектор.

Объем теплоносителя имеет хоть какое-то значение в том случае, если система отопления заполняется антифризом, который приходится покупать. Во всех прочих случаях этот параметр влияет разве что на инерционность изменения температуры. При использовании твердотопливных котлов малая инерционность и вовсе вредна: при редких растопках котла батареи должны оставаться теплыми как можно дольше.

Особый случай — установленные в контуре теплоаккумуляторы. Они полезны в случае тех же твердотопливных котлов или электрокотла в сочетании с ночным тарифом на электричество. При объеме теплоизолированного бака хотя бы в кубометр разница между радиаторами объемом в 8 литров и в 0,5 литра незаметна в принципе.

На фоне размеров теплоаккумулятора разница между секциями с разным внутренним объемом сглаживается.

  1. Радиатор универсален и подходит как для автономной системы, так и для ЦО.
    Если нижний коллектор, контактирующий с водой в контуре, выполнен из нержавейки достаточной толщины — этот аргумент действительно говорит в пользу вакуумного радиатора. Он на самом деле сможет без ущерба для себя перенести гидроудары или скачки температуры, нередкие в ЦО. Другое дело, что это свойство не эксклюзивно: любой биметаллический радиатор обладает теми же свойствами.
  2. Отпадает необходимость в стравливании воздуха.
    Действительно, в самих радиаторах воздух скапливаться не будет: вода заполняет только нижний коллектор. Что не отменяет образования воздушной пробки при запуске сброшенного контура: розлив никогда не прокладывается строго в горизонт, на одном уровне с выходом и входом котла.

Радиатор расположен выше розлива и при сбросе системы будет завоздушен.

  1. Срок службы составляет не менее 50 лет.

В автономной системе любой радиатор прослужит не меньше. Просто потому, что полностью отсутствуют деструктивные факторы:

  • Теплоноситель не обогащается кислородом, что означает отсутствие коррозии черной стали;
  • Гидроудары при минимальной вменяемости владельца полностью исключены;
  • Перепады температуры незначительны, что гарантирует долгий срок службы межсекционных прокладок;
  • Ил и ржавчина отсутствуют как класс, поскольку вода в контуре практически не обновляется. Весь мусор остается на фильтре грубой очистки в первые часы работы системы после запуска.

В системе ЦО вакуумный радиатор опять-таки ни в чем не превосходит биметаллический, который рассчитан именно на экстремальные условия эксплуатации.

Биметаллические батареи как минимум не уступают вакуумным прочностью.

  1. Конструкция вакуумной батареи исключает засоры.

Это действительно так. Вода циркулирует только через нижний коллектор — прямую трубу без извилин и ходов с низкой скоростью движения теплоносителя, где будет оседать ил. Другое дело, что (смотреть выше) в автономной системе это качество не востребовано благодарю отсутствию ила.

Подключение обычного радиатора по схеме «снизу вниз» тоже позволяет полностью забыть про промывку.

При такой схеме подключения прибор не заиливается.

  1. Вакуумный радиатор обладает низким гидравлическим сопротивлением.
    Еще один случай, когда реклама не лжет. Однако увеличение гидравлического сопротивления в автономной системе вызовет лишь небольшое увеличение нагрузки на циркуляционный насос, а в системе ЦО владельцу квартиры этот параметр и вовсе абсолютно безразличен.
  1. Прибор обладает высокой теплоотдачей.
    Довод исключительно демагогический. В паспорте к любому вакуумному радиатору производитель указывает тепловую мощность секции (смею заметить, для идеальных условий — для дельты температур между теплоносителем и воздухом комнаты в 70 градусов).
    Так вот, в идеальных условиях тепловая мощность равна 150 — 170 ваттам на секцию. У типичного алюминиевого радиатора этот параметр равен 190 — 210 ваттам.
    Кроме того, у прибора нет никакой причины обладать необычно высокой мощностью. Количество тепла, которое он может отобрать у теплоносителя, ограничено площадью стенок нижнего коллектора и их теплопроводностью.

Для получения достаточной мощности понадобится многосекционная гармошка.

  1. КПД отопительного прибора достигает 98%.
    Я вообще не понимаю, как можно говорить о КПД отопительного прибора в отрыве от остальных компонентов системы. Тепло, которое осталось в батарее, в любом случае будет рассеяно в воздухе отапливаемого помещения.
    Неиспользованная тепловая энергия переносится теплоносителем к следующему прибору в контуре. На КПД системы в целом влияет качество теплоизоляции проходящих по подвалу и улице участков контура и эффективность котла.
  2. Допустим температурный режим от -20 до +90 С.
    Температурный режим снизу ограничен исключительно типом теплоносителя. Если в контур залит антифриз, остающийся жидким при -20С — любой радиатор не порвет льдом.
Читайте также:  Современные многоэтажные дома фото

Если в батарее замерзнет вода, результат будет весьма предсказуемым.

При +90 С будет функционировать любая отопительная батарея, независимо от ее материала и устройства.

  1. Вода циркулирует не по всему объему радиатора.

А владельцу-то какая разница, как она циркулирует?

  1. Использование прибора исключает влияние на человека электромагнитных полей и конвекционные процессы (я не шучу, этот пункт реально присутствует в рекламе!).
    Конвекция (перемешивание сред под влиянием разницы в плотности при нагреве) присутствует всегда и в любой неравномерно нагретой среде. Воздух в помещении над батареей перемешивается именно за счет этого процесса. В любом случае конвекция никому и ничем не вредит.

Тепловая конвекция обеспечивает прогрев воздуха в помещении по всему объему.

Каким образом в отопительном приборе без собственной катушки индуктивности могут в принципе присутствовать электромагнитные поля — мне также неизвестно. Утверждение о том, что они вредны или опасны, я тоже оставлю на совести авторов рекламы.

  1. Вакуумные радиаторы экономичны. Они позволяют уменьшить расход топлива или электричества на 40 — 100% относительно обычных приборов.
    Этот пункт я сознательно оставил на сладкое.

Количество тепловой энергии, необходимое для поддержания в доме постоянной температуры, определяется:

  • Качеством утепления ограждающих конструкций;

Утепление — лучший способ уменьшить расходы на отопление.

  • Дельтой температур с улицей.

На финансовые затраты на отопление по понятной причине влияет тип используемого источника тепла (скажем, магистральный газ обойдется заметно дешевле соляры) и КПД котла.

Конструкция отопительных приборов на расходы не влияет. Вообще. Никак и никогда.

Какой бы радиатор вы ни выбрали, затраты на топливо не уменьшатся.

Некоторую экономию можно получить путем перераспределения источников тепла. Скажем, теплый пол несколько экономичнее конвекционного отопления потому, что в этом случае более рационально распределяются температуры в помещении: нет перегрева воздуха под потолком, который приводит лишь к увеличению потерь тепла через крышу.

Распределение температур при конвекционном отоплении и над теплым полом.

Однако это явно не наш случай. Вакуумные батареи, как и любые другие, прогревают воздух за счет конвекции. Вывод очевиден: в этом случае реклама беззастенчиво лжет.

Батареи на тепловых трубках — обычный отопительный прибор, не хуже и не лучше любого другого. Его текущая рыночная стоимость сильно завышена, а реклама полна… скажем вежливо — оторванных от действительности домыслов.

Заключение

Надеюсь, что мне удалось удовлетворить любознательность читателя. Узнать больше о том, как работают тепловые трубы, можно, изучив видео в этой статье. Жду ваших комментариев и дополнений. Успехов, камрады!

Для наиболее эффективной передачи энергии от теплоносителя к потребителю применяют тепловые трубы. Они позволяют транспортировать разные виды теплоносителя с наименьшими потерями температуры. В данной статье мы подробней рассмотрим особенности этих устройств и область их применения.

Особенности тепловой трубы

Принцип действия

Принцип действия тепловых труб состоит в том, что передача энергии происходит за счет испарения и дальнейшей конденсации жидкости. Чтобы понять, как это происходит на практике, надо представить замкнутую емкость, выполненную из металла с хорошей теплопроводностью и заполненную некоторым количеством воды.

Процессы передачи тепла выглядят в ней следующим образом:

  • При нагреве одной части емкости, вода в ней превратится в пар.
  • Покидая жидкость, водяные пары попадают на охлажденную поверхность, в результате чего пар вновь переходит в жидкое состояние и стекает на прежнее место. При этом большое количество тепловой энергии отводится через стенки металлического резервуара.
  • Остывшая вода опять нагревается и процесс повторяется.

Такая конструкция называется термосифоном. Она хоть и не является тепловой трубкой, однако, принцип работы тот же.

Обратите внимание!
Термосифон может работать как положено только в том случае, если его зона конденсации расположена выше зоны испарения.
Это обеспечивает возвращение конденсата на место нагрева.

Тепловая труба Гровера

Простейшая конструкция тепловой трубы выглядит следующим образом:

Корпус Обязательно должен быть выполнен из материала, который хорошо проводит тепло. Кроме того, важным требованием к корпусу является его прочность, чтобы он мог обеспечить надежную герметичность.В качестве материала для него обычно используют всевозможные сплавы различных металлов, а также керамику или стекло для труб. От типа корпуса может зависеть цена изделия.
Рабочая среда Представляет собой жидкое вещество (теплоноситель), способное при рабочей температуре переходить в газообразное состояние.
Фитиль Твердый материал с порами, сквозь которые жидкость по капиллярам перемещается из одной части трубы в другую.

Вышеописанное устройство называют тепловой трубой Гровера. Этот ученый в 1963 году усовершенствовал конструкцию термосифона, в которой жидкость стекала самотеком. В тепловой трубе Гровера жидкость перемещается капиллярным способом.

Чтобы данная система функционировала, к рабочей жидкости выдвигаются следующие требования:

  • Точка перехода «жидкость-пар» должна находиться в диапазоне температур, в котором работает устройство.
  • Жидкость не должна подвергаться температурному разложению.
  • Материал фитиля и корпус трубы должны смачиваться жидкостью.

В качестве рабочих жидкостей могут применяться различные вещества в жидкой фазе:

Что касается фитиля, то, как уже было сказано выше, данный элемент обеспечивает перемещение жидкости под действием капиллярных сил. Основное требование к этому материалу – обеспечение равномерного движения рабочей жидкости по капиллярам.

Чаще всего в качестве фитиля применяют:

  • Металлические сетки;
  • Металлические войлоки;
  • Металлические стеки;
  • Ткани саржевого плетения и пр.

На первый взгляд может показаться, что данное устройство довольно простое, однако, его технический расчет могут выполнить только специалисты. Дело в том, что для эффективной его работы необходимо правильно подобрать материал, его рабочие характеристики и размеры. Поэтому выполнить тепловые трубки своими руками вряд ли получится, а вот тепловой сифон можно сделать и самостоятельно.

Передача тепловой энергии в таких устройствах может осуществляться несколькими способами:

  • При помощи открытого огня;
  • При непосредственном контакте с нагретым веществом;
  • Электрическим током;
  • Инфракрасным излучением.

Обратите внимание!
Единственной величиной, лимитирующей тепловую мощность устройства, является тепловая стойкость его корпуса.

Надо сказать, что функции тепловых трубок Гровера довольно разнообразны, однако основной их задачей является передача тепловой энергии из одной части трубы в другую. Что касается температуры рабочей среды, то инструкция по их применению допускает диапазон от нуля градусов по Цельсию до тысяч градусов.

Контурные тепловые трубки

С развитием технологий, тепловые трубы Гровера были усовершенствованы – на смену фитилю пришли специальные контурные трубки.

Достоинством такой конструкции является:

  • Надежность в работе;
  • Простота;
  • Более высокий уровень теплопередачи;
  • Хорошая адаптация к разным условиям эксплуатации;
  • Долговечность;
  • Рабочие характеристики сохраняются при любом пространственном положении, благодаря чему устанавливается такая тепловая труба своими руками без каких-либо сложностей.

По сути, контуры являются такими же капиллярами, но обладают большими размерами. В результате их качеств относительно передачи тепла, трубки являются сверхпроводниками тепловой энергии.

Область применения современных тепловых труб

Сфера применения тепловых труб довольно обширна:

  • Передача тепла с минимальными затратами различным объектам и зданиям.
  • На основе тепловых трубок выполнены многие системы охлаждения, в том числе и холодильники.
  • Отвод тепла в различных устройствах микроэлектроники, в частности, тепловые трубы зачастую применяются в ПК.
  • Медицина.
  • Космическая промышленность.
  • Комплектация термостатов и прочих аналогичных по назначению устройств.
  • Строительство в условиях вечной мерзлоты.
  • В сельском хозяйстве, при обеспечении теплом парников и т.д.
  • Данное устройство является обязательной деталью тепловых выключателей и диодов.
  • Также может использоваться тепловая труба для отопления жилых и производственных помещений.

Надо сказать, что характеристики современных тепловых труб довольно впечатляющие:

Диапазон температур работы От 4 до 2300 К
Мощность теплопередачи До 20 кВт на квадратный сантиметр
Ресурс работы Более 20 тысяч часов.

Вот, пожалуй, все основные моменты, которые можно вкратце рассказать о тепловых трубах. (См. также статью Разводка труб отопления: особенности.)

Вывод

Из видео в этой статье можно получить дополнительную информацию по данной теме. Также отметим, что тепловые трубы получили широкое распространение в современном производстве, системах отопления и многих других отраслях. Это связано с конструктивными особенностями изделий, которые обеспечивают эффективную транспортировку рабочих жидкостей, с высоким коэффициентом полезного действия.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
ТурбоЗайм
Комментарии: 1
  1. vpi-car.at.ua/blog

    Замечательная идея и своевременно

Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.

Adblock detector