Алюминиевые радиаторы. Мифы и реальность
Алюминиевые радиаторы, что может быть лучше? Вес в 2,5-3 раза меньше, чем у железа или чугуна, а теплопроводность в 3 раза больше чем у железа и в почти 5 раз больше, чем у чугуна.
Что даёт вес, всем понятно, это меньше нагрузка на крепления, на стену, меньше вес при транспортировке и подъёме на этаж. Теплопроводность, это способность материала проводить через себя тепло, чем она выше, тем быстрее металл радиатора отдаёт энергию теплоносителя и тем быстрее охлаждается, когда нагрев не нужен.
Алюминий — идеальный материал для радиаторов. Лёгкий и красивый. Круче него только медь, которая по теплопроводности уделывает алюминий, но тяжелее железа и более дорогая.
Но так ли идеален алюминий? Рассмотрим его свойства и разные нюансы.
Алюминий при реакции с воздухом (кислородом), образует на своей плоскости тонкую плёнку из оксида алюминия, которая не реагирует далее с водой и кислотами, но достаточно легко растворяется щелочами.
4Al+3O2 = 2Al2O3 Или с водой, образуя ту же самую оксидную плёнку и свободный водород. 2Al+3H2O = Al2O3 +3H2
Всем известна эта проблема с выделяемым водородом на алюминиевых радиаторах. Но она не так долга, всё закончится когда на поверхности алюминия образуется эта защитная плёнка оксида. Когда в описании к алюминиевым радиаторам вы читаете, что на внутренней поверхности есть защитное покрытие, значит, скорее всего, производитель уже дал поверхности покрыться оксидом, поместив секции радиатора в воду или же во влажный воздух. Если плёнки оксида ещё нет, она появится при контакте с теплоносителем (если это вода), при этом какое-то время выделяемый водород будет удаляться автоматическими воздухоотводчиками, снижая давление в системе, при этом некоторые паникуют, думая, что у них есть утечка.
Иногда при разных нюансах, оксидная плёнка может повреждаться мусором, песком в системе отопления, после чего идёт новая реакция алюминия с водой и нарастания плёнки оксида. Это весьма скоротечный процесс, потому как повреждения плёнки обычно минимальны.
На этом все злоключения пользователя с алюминиевыми радиаторами заканчиваются, если у него автономная система и вода в качестве теплоносителя. Если какая-то «незамерзайка», то тут могут быть нюансы. Стандартные «незамерзайки» на основе пропиленгликоля (которые рекомендованы для систем отопления в силу их меньшей агрессивности, чем этиленгликолевые), никак не реагируют с алюминием. Но самодельные «бадяжные» смеси могут нарушать целостность оксидной плёнкт на алюминии.
Если вдруг так случилось, что пользователь рискнул поставить алюминиевый радиатор на центральное отопление, то это равносильно бомбе замедленного действия. Что же происходит при этом?
Не секрет, что в системах центрального отопления, в теплоноситель добавляется щёлочь для промывки всех её частей (особенно металлических), препятствованию коррозии. При этом постоянно поддерживается щелочной pH.
При этом идёт реакция защитной плёнки из оксида алюминия и растворённой щёлочи в теплоносителе.
Al2O3+2NaOH + 7H2O = 2Na[Al(OH)4(H2O)2] который позже распадается на 2NaAlO2+8H2O то есть на алюминат натрия и воду. Но и это соединение не стабильно и снова реагирует с водой, становясь тетрагидроксоалюминатом натрия Na[Al(OH)4]. Но и эта комплексная соль нестабильна и распадается на другие комплексные соли, но это не главное, главное, что плёнка оксида алюминия перстаёт защищать алюминий основания. и он начинает реагировать со щёлочью теплоносителя
2Al+2NaOH+6H2O = 2Na[Al(OH)4]+3H2 Снова с выделением водорода и образованием тетрагидроксоалюмината натрия. Так щёлочь теплоносителя съедает тело радиатора. Продукты же реакции уносятся теплоносителем и доставляется новая порция щелочного теплоносителя. Алюминий просто вымывается щёлочью.
Со временем в каких-то утончившихся местах радиатор может лопнуть от того, что слой алюминия не выдерживает давления в системе отопления (либо при гидроударе).
Но тут ещё накладываются нюансы изготовления алюминевых радиаторов. Рассмотрим и их.
Если радиаторы сделаны путём литья, когда алюминий расплавлен, а потом влит в формы и он создал кристаллическую структуру, то его структура примерно такова
Где серые шарики — атомы алюминия. Пока щёлочь теплоносителя не съест первый ряд атомов, она не приступит к к следующему ряду (так как атомы идентичны, раствор щёлочи равномерен в концентрации и время взаимодействия одинаково). Так будет, если радиатор получен путём литья.
Но ведь есть более продвинутая и дешёвая технология — порошковое прессование. В ней разделяют 4 главных процесса:
1. Приготовление порошка.
2. Смешивание.
3. Прессование.
4. Спекание.
Итак, если у вас нормальный производитель, он выдержит всю технологию и вы получите качественное, но дорогое изделие. А так как сейчас идёт борьба за удешевление (а значит борьба за покупателя или за прибыль), то некоторые нерадивые производители из стран отдалённых (ну вы понимаете), могут вносить в технологию следующие погрешности.
1. Приготовление порошка может идти с нарушением его фракции, то есть укрупнения частиц. Так как именно порошок в порошковой металлургии самый застратный момент, его стараются удешевить. При этом может появляться порошок с гранулами вот такого размера
2. Смешивание. Чтобы ещё более удешевить порошковую смесь алюминия, её могут смешать с другими, более дешёвыми порошками, например силумином, цинком, железом, чугуном, а при пущей наглости пластиком или даже мусором. Можно также нетщательно еремешать порошки между собой.
3. Прессование. При прессовании происходит так, что гранулы порошка прижимаются друг к другу некоторыми частями с такой силой, что происходит «зацеп» кристаллической решётки на атомарном уровне. Так между гранулами образуется пятно котнтакта, где материалы как бы склеиваются между собой. Обычно необходимо при этом обрабатывать пресс-формы ультразвуком для большей усадки и большей плотности проникновения между гранулами, но это ведь лишние траты для того производителя, который решил сэкономить.
4. Спекание. Это процесс, когда полученную деталь нагревают ниже температуры плавления материала, но при этом пятно контакта между гранулами увеличивается и деталь становится гораздо крепче. Тут тоже можно сэкономить, уменьшив время спекания или температуру.
И что тогда в этом случае мы получаем в разрезе. Возьмём тот же самый рисунок как с литьём, но теперь наши атомы алюминия станут гарнулами порошка (естественно гранулы несравнимо больше чем атомы)
Теплоноситель получит гораздо большую площадь реакции, при этом увеличится её скорость, то есть съедать алюминий щелочной теплоноситель будет быстрее. Заодно так выкусывая из тела радиатора целые гранулы неалюминия, он будет гораздо быстрее утоньшать стенку радиатора, что приведёт к более быстрой поломке.
Теперь рассмотрим распространённый миф, что если алюминиевый радиатор с щелочным теплоносителем закрыть герметично в радиаторе (перекрыть краны подачи и обратки), со временем от выделенного из-за реакции алюминия со щёлочью водорода, радиатор может взрваться-лопнуть.
Во-первых, при такой реакции всегда есть растворённый водород, который не существует в виде свободного газа. Он не будет существовать до тех пор, пока давление в пузыре водорода, который выделился в свободном виде, будет выше давления в теплоносителе. Чтобы было понятнее, вспомните бутылку газированной воды. Пока она закрыта, есть небольшая полость у горлышка бутылки, где есть газ, но из воды он не выделяется, так как давление воды равно давленю в этой полости с газом. Но стоит только открыть бутылку и снизить давление, растворённый в воде газ быстро себя проявляет. Но стоит снова закрыть бутылку, через время пузырьки газа вновь перестают выделяться, пока давление не выровняется.
Так же и в радиаторе, газ сначала будет растворяться в теплоносителе, потом освободит себе какую-то полость в верхней части радиатора, откуда выместит теплоноситель, за счёт чего повысится несколько давление в теплоносителе. Но газ очень сжимаем, а жидкость нет, поэтому накачать эту газовую полость водородом до такой степени, чтобы она вытеснила много воды и создала критическое давление, это нужно очень много водорода.
А почему же мы не сможем получить так много водорода? Потому как количество щёлочи в нашем запертом радиаторе неизменно и с каждой прореагировавшей молекулой алюминия, концетрация щёлочи становится всё меньше, ведь она разлагается на описанные выше комплексные соли.
Почему же иногда закрытые радиаторы таки взрываются? Именно по описанной выше причине — некачественное порошковое прессование, которое приводит к тому, что катастрофически утоньшается стенка в каком-то месте из-за примесей и отхода от технологии, и радиатор не выдерживает внутреннего давления, а не из-за критического давления ввиду выделения водорода.
Но при всех причинах, которые обслуживающая отопление контора может рассказать пользователю по поводу взорвавшегося радиатора, вина лежит только на пользователе. Ибо нельзя ставить алюминиевые радиаторы для эксплуатации с щелочным теплоносителем. Для этого давно уже придуман биметалл.
Источник
Алюминиевые батареи
В погоне за характеристиками и практичностью появились на полках стропильных магазинов и в каталогах мировых производителей алюминиевые батарей отопления для частного дома или квартиры.
Отличные показатели теплопроводности и теплоотдачи наряду с легкостью и привлекательным внешним видом заслужили алюминиевым радиаторам популярность и распространение.
Однако следует внимательней присмотреться к этим теплообменникам и разобраться в деталях, в чем их сильные стороны, а где явные недостатки, о которых не следует молчать при выборе радиаторов для своей системы отопления. 
Технические характеристики
Характеристики алюминиевых радиаторов разнятся в зависимости от производителя. Состава металла и способа формовки и даже способа защиты алюминия от коррозии. В таблицу сведены средние показатели моделей известных производителей.
Основное деление выполнено по межосевому расстоянию у секций радиатора, так как это один из основных габаритных показателей, по которым предстоит выбирать алюминиевые радиаторы.
| Характеристика | Ед.изм. | Межосевое расстояние | |||
| 200 | 350 | 500 | 600 | ||
| Мощность секции | Вт | 90-100 | 140-150 | 180-220 | 190-250 |
| масса одной секции | кг | 0,80-0,95 | 0,8-1,3 | 1,3-1,8 | 1,45-2,1 |
| Емкость | л | 0,10-0,11 | 0,15-0,5 | 0,25-0,6 | 0,45-1 |
| Рабочее давление | бар |  При этом ширину одной секции надо уточнять у производителя в технической документации. Практически всегда это 80 мм. Какие лучшеЧугунные или алюминиевыеЧугун уступает алюминию в теплопроводности, коэффициент 62,8 Вт/м*К у чугуна против 200 Вт/м*К алюминиевых сплавов. С точностью до наоборот обстоит дело с теплоемкостью металлов. За счет высокой теплопроводности алюминиевые батареи можно делать с меньшим сечением внутреннего канала, все равно тепло успеет перейти от теплоносителя к металлу и далее воздуху в помещении. Вместе с низкой плотностью есть возможность построить радиаторы отопления в разы легче и эффективнее по теплоотдаче. Финальный штрих – возможность формовки у алюминия выше, чем у чугуна, и батареям можно придать практически любую удобную форму. Все что может предложить чугун – это стойкость к коррозии и полная химическая нейтральность к любым типам теплоносителя. Алюминий в этом плане сильно отстает. Он менее прочный и без дополнительной защиты оксидной пленкой, керамическими или полимерными покрытиями вступает с водой в бурную химическую реакцию с выделением газа. При наличии электропроводной связи со стальными или медными деталями провоцирует электрохимическую реакцию, так же с плачевными результатами. Стальные и биметаллические или алюминиевыеСталь гораздо прочнее алюминия и в то же время пластичнее чугуна. Биметаллические и трубчатые стальные радиаторы способны выдержать большее давление и в особенности гидроудары, однако в ущерб тепловой эффективности. Теплопроводность стали ниже алюминия, так же как и вес радиатора больше. В частном доме, где есть возможность контролировать качество теплоносителя и состав оборудования в теплоэффективности алюминиевые радиаторы явно выигрывают по всем параметрам, включая даже стоимость. Однако в случае с центральным отоплением слишком велики риски, что алюминий станет определяющим фактором поломки уже в первый же сезон эксплуатации. Сколько воды в 1 секцииЗа счет высокой теплопроводности достаточно незначительной площади поперечного сечения коллектора, достаточного лишь, чтобы пропустить теплоноситель с чуть меньшим сопротивлением, чем труба разводки. В таблице с техническими характеристиками уже указывался объем секции алюминиевого радиатора. Он может составлять от 0,11 литра для секций с межосевым расстоянием в 200 мм и до 0,58 литров для стандартной секции 500 мм. Радиаторы высотой более 500 мм естественно вмещают больше теплоносителя, но примерный рост показателя соизмерим с указанным ранее диапазоном. Для естественной циркуляции незначительный объем воды в радиаторе – это скорее недостаток, ведь контур нормально работает только в случае постоянного движения теплоносителя за счет перепада температур и теплового расширения. Чем больше воды в системе, тем лучше. Сколько стоит секцияКак и в расчетах по техническим характеристикам, чтобы сравнить стоимость алюминиевых радиаторов, лучше всего ориентироваться на стоимость одной секции. Однако данный параметр приходится лишь рассчитывать исходя из стоимости всей батареи и количества секций, так как большинство предложений в магазинах представлено моделями в сборе. Для батарей, полученных экструзивным методом, это вовсе единственный вариант, так как изделия получают неразборными. В среднем цена секции алюминиевых батарей колеблется от 320 до 650 рублей за штуку. ТЭНы для алюминиевых батарейТЭНы, устанавливаемые непосредственно в радиаторы отопления, могут быть как основным, так и дополнительным источником тепла. Не самый эффективный способ обогреть дом, зато отличный вариант для обогрева гаража или подсобного помещения. В качестве дополненного источника тепла ТЭН может спасти в случае аварии с основной системой отопления и не дать радиатору и дому остыть. Для алюминиевых радиаторов стоит подбирать соответствующий ТЭН с возможностью беспроблемной работы с алюминием. Производители подбирают материалы, способ герметизации и даже тип термостата таким образом, чтобы исключить любую возможность возникновения электрохимических процессов коррозии. Как установитьЗначительная часть алюминиевых радиаторов построена по тому же принципу, как и все другие батареи отопления. В них могут быть неразъемные или наборные секции, любая конфигурация ребер, но, придерживаясь стандартов, устанавливается типизированное расстояние между трубами коллекторов. Нормальный ряд значений для этого расстояния: 200, 300, 500, 550, 600, 700, 800 мм. Для поколения используется штуцер с внешней резьбой, с фитингом американка или внутренней резьбой открытого меж секционного соединения. Способы подключения определяются по схеме разводки:
Наибольшую теплоотдачу позволяет обеспечить диагональное подключение, когда горячая вода поступает на верхний коллектор, а выходит теплоноситель из нижнего коллектора с противоположной от ввода стороне батареи. Кроме подсоединения к коллектору у алюминиевых радиаторов часто отводы коллекторов формируются внутренними каналами. Точки подключения выводятся компактно на небольшом расстоянии друг от друга сбоку радиатора или снизу. Для соединения с трубами используется фитинг американка, закрепленный на патрубке. Нужно определить выгодное положение для радиатора. При установке под оконным проемом батарея должна занять не менее 2/3 ширины проема для формирования тепловой завесы. Расстояние от батареи до подоконника и от пола до нижних ребер батареи минимуму 10 см. Важно не создавать преград для активной конвекции воздуха. Радиатор крепится к стене с помощью минимум двух кронштейнов. Желательно использовать крепления, предусмотренные производителем алюминиевого радиатора. На стене они фиксируются с помощью двух-четырех саморезов с дюбелями или анкерами. Расстояние от стенки регулируется выносом передней части кронштейна. Ниже вы можете посмотреть видео с подробным описанием монтажных работ. Плохо греютЕсли батареи стали холоднее, при том, что котел работает на полную мощность, искать проблему придется именно со стороны радиаторов. Однако прежде всего следует обратить внимание на показания манометра перед и после фильтра, на работу циркуляционного насоса, а также настройки терморегуляторов, установленных по контуру. Если с этими узлами все нормально, то остается проблема лишь с теплообменниками. Есть несколько причин, по которым алюминиевые батареи плохо греют:
Грешить на радиатор следует в том случае, если холодными стали лишь несколько теплообменников в доме, в то время как остальные продолжают функционировать нормально. Как промытьОтложения на внутренних стенках радиаторов повышают сопротивление току теплоносителя и могут напрочь прекратить теплообмен, если забьются каналы в секциях батареи. Для алюминиевых радиаторов это особенно опасно, ведь сечение каналов в нем меньше, чем в любых других теплообменниках. Использовать для промывки химические средства недопустимо, особенно из разряда бытовых чистящих средств. Любая кислота или щелочь способна нарушить поверхностный защитный слой алюминия и дать ход активной химической реакции. То же происходит при использовании любых жестких ершиков или абразивов. Остается лишь промывка потоком простой воды или специальными составами, предназначенными для промывки алюминиевых радиаторов, которые можно встретить в магазинах с теплотехникой. Как спустить воздухДля удаления воздуха из радиаторов, в том числе алюминиевых, используется кран Маевского или автоматические воздухоотводчики. В первом случае, если батарея перестала нормально греть, следует приоткрутить заглушку клапана и дождаться, пока выйдет воздух и не пойдет чистый теплоноситель. Во втором случае достаточно отрегулировать объем воздушной пробки, при котором будет срабатывать клапан, и он самостоятельно будет избавляться от накопившегося воздуха по мере его появления. Автоматические воздухоотводчики для алюминиевых радиаторов гораздо предпочтительней, особенно если на них установлены также и терморегуляторы. При полном перекрытии регулятор тока теплоносителя повышается риск образования газовой пробки, за счет незначительного, но неизбежного контакта алюминия с водой. Достаточно быстро в герметично закрытой батарее давление нарастет в разы и превысит допустимое значение. По этой же причине ни в коем случае нельзя перекрывать полностью вентили, установленные на радиаторах в летний период, если внутри системы остается теплоноситель. Источник  Цены на продукты питания, энергию, топливо, а также  В России мы можем собирать дождевую воду наиболее эффективно | |||
В каждой секции алюминиевой батареи вертикальный канал между коллекторами делается еще в несколько раз меньше по сечению, распределяя теплоноситель равномерно по всему радиатору. Все это приводит к значительному уменьшению внутреннего объема алюминиевого радиатора по сравнению с чугунными, стальными и даже биметаллическими.
Нагревательный элемент вставляется непосредственно в алюминиевую батарею вместо заглушки, подключается к электросети и управляется термостатом.
Варианты подключения радиатора
Схема установки и обвязки
Последствия по всем причинам одно и то же – прерывается нормальный ток теплоносителя и, естественно, отсутствие теплообмена.
Чтобы промыть отдельно каждый коллектор достаточно выкрутить поочередно заглушки с обратной стороны от ввода и поставить вместо них вентиль с подсоединенным шлангом, выведенным в канализацию или подготовленную емкость. Под напором, а также в ходе кратковременных открытий вентиля за счет гидроударов батарея быстро прочистится.
