Виды передачи тепла
Рассмотрим основные виды теплового обмена на примере классического отопительного радиатора. Далеко не все пользователи понимают, каким образом происходит передача тепловой энергии от воды, то есть теплоносителя, через радиатор. Можно разобраться в этом и изучить приоритетные виды теплообмена.
Всего их три — радиация или лучистый теплообмен, конвекция, теплопроводность. Попробуем разобраться в этих типах теплообмена по порядку и без лишнего углубления в технические сложности, научные термины.
Под теплопроводностью подразумевают теплообмен, при котором тепловая энергия переходит от более нагретой части к менее нагретой. Если рассматривать процесс на примере радиатора, то теплопроводность происходит в его металлической стенке. Вода, протекающая внутри, отдает металлу часть своей энергии. Далее и металл передает ее воздуху. У последнего, правда, теплопроводность уже не такая высокая. Именно так и выглядит на конкретном примере тепловой обмен за счет теплопроводности.
Есть два похожих термина, с которыми часто возникает путаница. Это теплоотдача и теплопередача. Первая предполагает передачу тепла от греющего тела к стенке. А теплопередача — это явление переноса тепловой энергии к нагреваемому телу через разделительную стенку. У терминов одно физическое происхождение, но все же не стоит путать теплоотдачу и теплопередачу. Эти понятия отличаются друг от друга.
Теплообменом в газообразной и жидкой среде называется конвекция. Этот процесс предполагает смешивание нагретых слоев веществ с более холодными. Можно рассмотреть понятие на примере радиатора. Воздух нагревается у его стенки и плавно перемещается вверх, вытесняет холодные слои воздуха. Затем холодные воздушные массы тоже нагреваются и «стремятся» вверх. А остывший воздух, масса которого больше, уходит вниз, опускается. Непрерывный процесс и называют конвекцией. Кстати, отопительные приборы, которые функционируют на базе описанной технологии, называются конвекторами. В специальном оборудовании для обогрева большая часть тепла передается именно конвективным методом.
Последний вид теплообмена — радиация или лучистый тепловой обмен. Под ним подразумевается передача тепловой энергии от одного тела к другому посредством лучей. Собственно, эта технология и «подарила» название современным отопительным приборам или радиаторам. В них существенная часть энергии передается именно за счет лучистого теплообмена.
Попробуем разобраться в нюансах и особенностях технологии. Радиатор раскаляется и посылает по всему помещению, в котором находится, тепловые лучи. В них содержится специфическая энергия, которую называют лучистой. Примечательно, что тепловые лучи могли бы распространяться по комнате даже при отсутствии воздуха в последней. Это свидетельствует о том, что радиационный теплообмен имеет свою определенную специфику и кардинально отличается от конвекции, от других видов передачи энергии.
В отопительном оборудовании (в радиаторах) тепловые лучи ведут себя несколько иначе. Они переносятся на предметы и людей, которые находятся в жилом или коммерческом помещении, превращаются в тепло. Энергия обогрева сразу ощущается. Теперь понятно, почему радиаторы, закрытые декоративной панелью, не так хорошо обогревают помещение. Большая часть лучистой энергии просто передается панели, теряется для комнаты и людей, находящихся в ней. Отличным примером отопительных агрегатов, которые большую часть энергии отдают лучистым теплообменом, служат широко распространенные инфракрасные обогреватели.
Среди радиаторов отопления наибольшим коэффициентом передачи тепла тепловым излучением обладают плоские модели, такие как однорядные дизайн-радиаторы Zehnder Nova. Если рассматривать трубчатые радиаторы Zehnder Charleston, то здесь действует простое правило: чем меньше колонок в секции, тем выше доля теплового излучения.