Издательский Центр Аква-Терм

Отопительный прибор: доверяй проверяя/В. Сасин

Опубликовано: 13 октября 2016 г.

240

Правильный выбор отопительного радиатора, необходимый как при реализации новых проектов, так и при реконструкции существующих отопительных систем, часто вызывает затруднения даже у специалистов из-за неточных или даже некорректных технических данных, приводимых производителями и дистрибьюторами.  

В послевоенные годы в СССР в основном применялись двухтрубные системы отопления с чугунными радиаторами  ограниченной номенклатуры. Она была стабильной, поэтому справочники успевали предоставлять информацию о ее основных размерах и технических характеристиках. Но уже с началом массового строительства жилых и общественных зданий в СССР  в 60-х гг. было организовано серийное изготовление стальных конвекторов и панельных радиаторов, начали широко внедряться в строительную практику однотрубные системы отопления, что уже тогда привело к дефициту информации по вопросам применения новых систем и отопительных приборов.

А примерно четверть века назад на отечественный рынок хлынул буквально поток зарубежных отопительных приборов. Их технические характеристики существенно отличались от тех, которые были получены в соответствии с российскими нормативами. Значения номинального теплового потока для зарубежных приборов были выше российских нормативных значений, коэффициенты местного гидравлического сопротивления – ниже. Существенным было также  и то, что прочностные и эксплуатационные свойства декларировались(!) более высокими. Такое противоречие частично можно объяснить различием в методиках испытаний (кстати, отечественные ближе к российским реалиям), частично – другими условиям эксплуатации. Впрочем, был еще, деликатно выражаясь, субъективный фактор, удельный вес которого в величине отклонения реального от желаемого зачастую превышал погрешности методик и специфику эксплуатации вместе взятые. То есть в двучлен «доверяй,  но проверяй» упор надо было бы делать на последнем, взяв на вооружение «доверяя проверяй».

 К сожалению, некритичное отношение ряда отечественных проектировщиков и эксплуатационников к зарубежным данным привело к многочисленным аварийным ситуациям, к недогреву отапливаемых помещений и к другим нарушениям в работе систем отопления. Спрос на аттестации и сертификации привел, в свою очередь в полном соответствии с законами рынка, к появлению документов, увы, иногда подтверждающих  лишь благое намерение производителя снабдить свое изделие  положенной по регламенту бумагой. А бумага, как мы хорошо знаем, может стерпеть многое. В отличие от конкретного отопительного прибора.

Положение усугубляется резким увеличением в последние годы количества организаций, берущихся за право проведения аттестаций и сертификаций без возможности достоверной проверки основных технических характеристик отопительных приборов. При этом зачастую ссылаются лишь на имеющиеся «заводские данные». В принципе возражений против этого нет, вопрос лишь в подтверждении соответствия российским нормативам.

Систематическая погрешность

Различия в методиках определения основных потребительских характеристик отопительных приборов не говорят о том, что их сравнение и корректный подбор невозможны. Совокупные потребительские свойства, определяющие качество и область применения в специфических отечественных условиях эксплуатации, объективны, и их учет при выборе оборудования вполне реален. Поэтому, исходя из презумпции корректности испытаний, проводимых изготовителями оборудования, зная, учитывая и внося корректирующие поправки, вполне можно свести все, образно говоря, к общему знаменателю.

Другой вопрос, когда производитель или поставщик отопительного прибора и не стремится к этому «общему знаменателю», вольно или невольно (чаще, впрочем, первое) завышая мощность (теплоотдачу) прибора. И это еще полбеды – в конце концов заниженная теплоотдача отчасти компенсируется повышением надежности теплоснабжения, закладываемой уже на стадии проекта за счет дискретности (рис. 1) номенклатуры отопительных приборов (8–10 %) и запаса на бытовую регулировку  теплового потока автоматическими терморегуляторами (примерно 15 %).

Рис. 1. Алюминиевые и биметаллические радиаторы с различными толщиной ребер и геометрией коллекторов

Так, в многоквартирных домах обычно суммарная мощность отопительных приборов выше теоретически достаточной на 25 %. Если угодно, это «заначка на недотоп», причины которого могут быть самыми различными – от недостаточной мощности централизованных тепловых сетей или разбалансировки внутридомовых до экономии строителей на теплоизоляции окон и ограждающих конструкций или самих отопительных приборах.

Причем такую несистемную ошибку, как индивидуальное техническое «творчество» самих владельцев квартир с вмешательством в гидравлические схемы, эти добавочные 25 % не могут учесть принципе. И на практике среди пострадавших могут оказаться даже жильцы сегмента премиум-класса. Но все такие недочеты, безусловно досадные и приводящие к дискомфорту, относятся  в принципе к устранимым.

Куда опаснее для потребителей недостоверные прочностные характеристики отопительных приборов. И если в одном случае они могут быть  учтены поправкой на различие отечественных и зарубежных нормативов, то в другом случае проблематично учесть их, даже проведя дополнительные  независимые экспертизы.

Во-первых, не все испытательные лаборатории вообще в состоянии осуществить корректные испытания (есть множество нюансов их проведения, погрешности от которых, неаддитивно суммируясь – итоговый результат не является алгебраической суммой слагаемых, – приводят к завышению теплоотдачи на 30 % и более).

 Во-вторых, увы, случается, что компания, «заказывающая и оплачивающая музыку», и получает то, что заказывала.

 К сожалению, совесть – вещь лишь условно материальная и в финансовые поступления конвертируется не всегда, не везде и лишь при наличии специфической экономико-политической конъюнктуры. Хочется надеяться, что таковая когда-нибудь появится и у нас, и тогда репутация станет дороже сиюминутной выгоды. Пока же в парадигме «победителей не судят» всегда возникает соблазн обгона конкурентов «по обочине».

В-третьих, и это мне представляется крайне опасной тенденцией, на рынок может поступать неидентифицируемая модификация отопительного прибора. С одной стороны, прекрасно, что производитель (оставим пока контрафакты за скобками) постоянно работает над улучшением конструкции отопительного прибора, например, снижает металлоемкость. Можно, наверное, понять и экономию на проведении новых испытаний, но то, что на рынок поступает формально тот же прибор с измененными техническими характеристиками, – допускать нельзя.  

Рис. 2. Зависимость номинального теплового потока секций литых алюминиевых и биметаллических радиаторов монтажной высотой 500 мм от их массы при температурном напоре 70 °С

Алюминиевые и биметаллические радиаторы

Например, имеется алюминиевый радиатор с подтвержденными (в данном случае и достоверными), если угодно, актуализированными или адаптированными к отечественным нормативам техническими характеристиками – максимальными рабочим и разрушающим давлениями, мощностью и т.п. Затем компания­-производитель, стремясь получить конкурентные преимущества, чуть уменьшает толщину ребер и/или стенок коллекторов, не меняя при этом артикул прибора. Следует заметить, что примерно 50 % стоимости алюминиевого радиатора приходится на материал (сплавы АК12М2 и АК9М2), поэтому уменьшение, визуально незаметное (рис.2), толщины стенок на 100 мкм при массовом производстве приносит существенную прибыль, снижая также массу прибора и, таким образом, накладные расходы. И на рынок поступает де-юре тот же, но де-факто новый отопительный прибор.

Коварная масса

Казалось бы,  технические новации производителя, приводящие к уменьшению массы прибора и не снижающие (допустим!) его прочностных характеристик, должны в принципе приветствоваться: уменьшаются себестоимость прибора и теоретически его цена, тепловая инерция, тепловой прибор легче  монтировать, транспортировать и т п.

Однако, как показывают исследования (рис. 3), в общем случае уменьшение массы приводит и к снижению теплосъема Q при заданном температурном напоре между теплоносителем и воздухом в отапливаемом помещении. Причем в том случае, если конструкторы вносят изменения и в гидравлическую схему прибора, может происходить как увеличение этого негативного эффекта снижения массы, так и его нивелировка.

Рис. 3. Производство биметаллических радиаторов в г. Киржаче

Существенно, что тепловой поток  алюминиевых, биметаллических и стальных панельных радиаторов, а также конвекторов зависит от ряда факторов, далеко не всегда учитываемых при модификации отопительных приборов. Так, только уменьшение толщины оребрения с 0,5 до 0,4 мм, в данном случае адекватном соответствующему снижению массы, приводит к уменьшению теплоотдачи примерно на 6–10 %. Свой вклад в «минус» может внести и вариабельность  геометрии установленного отопительного прибора – изменения его общей длины, высоты и глубины.  В среднем, как показывают результаты независимых испытаний  в ООО «Витатерм» и  ОАО «НИИсантехники», заявляемая мощность может отличаться от реальной на 40 % и даже более.

Плановая аварийность

Но «нетодоп», увы, лишь одна из наименьших неприятностей, грозящих потребителю из-за некорректных технических данных отопительного прибора. Прочность – одна из важнейших характеристик таких приборов.  И их монтаж  в системах отопления с рабочим давлением теплоносителя, превышающим максимальное рабочее давление для данного прибора, – одна из основных причин аварий. Особенно часто это происходит при несогласованной замене оборудования в существующих системах отопления.

По отечественным нормативам прочностные испытания, которым подвергается каждый отопительный прибор на заводе-изготовителе, должны проводиться при избыточном давлении, не менее чем в 1,5 раза превосходящем максимально рабочее давление, указанное в паспорте. А в Западной Европе это превышение принято равным 1,3. Поэтому, например, если зарубежные панельные радиаторы испытываются при давлении 1,3 МПа, в России можно их применять при давлениях, не превышающих 0,87 МПА, а не 1 МПа, как указывается в большинстве проспектов.

Системы отопления иногда подвержены гидравлическим ударам, приводящим к резким локальным повышениям давления теплоносителя. При корректном проведении прочностных испытаний каждый тип отопительных приборов проверяется на разрушение. При этом давление разрушения должно превышать максимальное рабочее давление в 2,5–3 раза. Если литой прибор теряет герметичность при избыточном давлении 3 МПа, то он может применяться при максимальном рабочем давлении 1 МПа при условии его испытания на заводе-изготовителе давлением не ниже 1,5 МПа.

При выборе отопительных приборов для таких систем отопления следует отдавать предпочтение чугунным радиаторам, конвекторам с надежными каналами для прохода теплоносителя, а также секционным биметаллическим радиаторам, в которых вода проходит по стальным трубам с достаточной толщиной стенок, а наружная поверхность выполнена из алюминиевого сплава. Но и здесь возможны «сюрпризы»: на рынке, например, в настоящее время присутствуют турецкие чугунные декоративные радиаторы, которые испытаны на давление лишь 0,9 МПа, и потому замена ими традиционных чугунных радиаторов или проектирование систем отопления без учета этого факта недопустимы.

Особо жесткие условия монтажа и эксплуатации характерны для алюминиевых и биметаллических радиаторов с алюминиевыми коллекторами при наличии тонкого оребрения (0,7–0,9 мм на кромках ребер). Эти приборы можно рекомендовать для автономных систем отопления коттеджей.

Но надо учитывать, что стальные и биметаллические конвекторы на базе стальных электросварных или медных труб, а также полностью биметаллические с алюминиевым оребрением и чугунные радиаторы повышенной прочности могут применяться даже в тех случаях, когда в неполной мере выполняются нормативные требования к теплоносителю.

Точность проверки

Подробно охарактеризовав последствия, к которым приводит недостоверность технических данных отопительных приборов, можно перейти и к достоверности данных, получаемых при их испытаниях. Если относительно данных большинства зарубежных лабораторий можно лишь попытаться скорректировать систематическую ошибку, вызванную различием методик проведения испытаний, то отечественных  лабораторий, оборудованных необходимыми для проведения корректных испытаний стендами, лично мне известно пять: ООО  «Витатерм», ОАО «НИИсантехники», ОАО «САНТЕХПРОМ»,  КЗТО (Кимрский завод), компании «Прадо» (г.Ижевск) и  «Данфосс» (Московская область).

В лаборатории ООО «Витатерм» испытательный стенд находится внутри камеры, а тепловую нагрузку обеспечивает электрокотел мощностью порядка 2 кВт с минимальными теплопотерями всего лишь 0,1–0,13 кВт.  При общей нагрузке  на котел 1,15 кВт, температурном напоре  q = 70 °С и средней мощности отопительного прибора около 1 кВт погрешность измерений составляет не более 1,5 %. Причем потребляемая мощность измеряется непосредственно на котле ватт-метром.

Низкая погрешность измерения обеспечивается  очень малыми теплопотерями  котла внутри камеры.  При  нормированном расходе теплоносителя  через испытываемый прибор при 0,1 кг/с и перепаде температур теплоносителя ∆t=1,5–2 °C практически реализуется изотермический режим с граничными условиями I рода.

В том случае, когда тепловые испытания проводятся в такой камере, где электрокотел находится вне ее, теплопотери котла и значительной части подводящих теплопроводов зависят от температуры окружающей камеру среды и, как правило, нестабильны в ходе испытаний.

 При параметрах 75/65 °С (прямая/обратка) и ∆t=10 °C, согласно EN442, имеют место граничные условия II рода. При этом Q оказывается выше на 5–8 % по сравнению с испытаниями, проведенными по отечественной методике. Это вынуждает использовать вместо электрического балансовый метод, который, как правило, дает большую погрешность и поэтому требует более жестких условий испытаний. Причем по данным европейских лабораторий  коэффициент теплоотдачи не меняется с высотой прибора.

Дополнительные различия в наши и европейские испытания вносят различные режимы охлаждения окружающих конструкций испытательной камеры. Так, согласно EN442, дополнительно охлаждаются пол и противоположная отопительному прибору стенка, но не охлаждается стенка, у которой он непосредственно расположен.

Поэтому, признавая широкие возможности аналитических, расчетных методов при определении технических характеристик отопительных приборов, все же пока (похоже, что и в ближайшем будущем) они не могут служить реальной альтернативой  корректных физических испытаний: возможные (и реальные!) погрешности расчетов оказываются недопустимо велики. А единственной надежной гарантией достоверности данных, полученных при испытаниях, пока может служить лишь репутация лаборатории, ее «know who».

Статья из журнала "Аква-Терм" №6/2016, рубрика Отопление и ГВС




Поделиться:

вернуться назад