Диагональное или нижнее подключение радиаторов?

Так какое же более правильное? В этой записи я расссмотрю чуть ли не под микроскопом то, что происходит внутри радиаторов при этих подключениях. И вы наглядно сравните и поймёте какое же подключение более правильное в каком случае.

Ещё с советских времён, когда автономным отоплением было в основном только отопление частных домов, повелось, что лучше всего диагональное подключение. Так подключали радиатор потому, что насосов не было и в подавляющем большинстве своём, такие системы были гравитационными, а для них просто необходимо чтобы теплоноситель входил в радиатор сверху и выходил снизу. С тех самых пор, все эти знания перекочевали в головы многих монтажников отопления. И как заветы старейшин, их неукоснительно стараются соблюдать до сих пор.

​

Но давайте разберёмся, так ли всё просто в современных системах отопления, где циркуляцию обеспечивает насос, где появилось много различных типов радиаторов и вникнем во все нюансы.

Многие пользователи замечали, что в радиаторах, присоединённых по диагонали, есть более холодные углы. Причём наибольшие холодные зоны получаются на более длинных радиаторах (с большим количеством секций) и особенно они заметны на алюминиевых и биметалле. Разберёмся во всех нюансах. Для этого рассмотрим как движется теплоноситель по секциям радиатора в разрезе.

​

Примерно так его можно представить. Красный и синий - это коллекторы, которые соединяются из коллекторов секций, а жёлтые - проходы внутри секций. Теплоноситель в радиаторе движется так:

​

Но это представление, как в идеале он должен двигаться. То есть в идеале он верхнем коллекторе подачи делится на равные по скорости и объёму потоки в каждой секции и потом уходит по нижнему коллектору в обратку. При таком идеальном делении количество теплоносителя, проходящее через каждую секцию будет одинаковым и все секции по всей площади будут равномерно нагреваться.

Но происходит ли всё это в реальности? И если нет, то почему? В реальности такое идеальное деление потока в подаче с его идеальным смешиванием в обратке может происходить только в радиаторах с малым количеством секций. Но тут очень большое влияние имеет толщина протоков в секциях и скорость тепллоносителя. Мы рассмотрим для начала среднюю скорость и для начала алюминиевый (биметаллический) радиатор, а потом применим эти нюансы к другим скоростям и другим типам радиаторов.

Если коснуться реалий, то на приведённом рисунке будет более прохладным левый нижний угол. Почему же так происходит? Рассмотрим этот угол вблизи. Не будем учитывать рёбра теплопередачи у секций, посмотрим на внутренние протоки, по которым движется теплоноситель.

​

Что мы видим? Та часть теплоносителя, которая опускается по левой секции, повернув в нижний коллектор, упирается в поток второй секции, которая также в этот момент сливается в нижний коллектор. Вторая секция упирается в поток третьей, третья в поток четвёртой и так далее. И хотя коллектор специально сделан более большого диаметра, чем протоки в секциях, всё равно упирающийся поток слегка снижает скорость. А чем меньше скорость теплонсителя в какой-то секции, тем более выраженной получается зона "застоя" и тем холоднее будет это место. И чем больше секций, тем больше будет снижаться скорость протока в первой секции. Таким образом, при средней скорости теплоносителя получается, что алюминиевый или биметаллический радиатор до 5 секций, будет прогреваться вполне равномерно и градиента температуры в этом углу заметно не будет. Но уже с 8 секций и больше, такая зона "застоя" теплоносителя будет явно заметной. Что будет, если мы повысим скорость теплоносителя? Увеличится его скорость и в каждой секции. И хотя при большей скорости эффект торможения потока из каждой секции в следующую в коллекторе также будет выше, но увелившаяся скорость в застойных зонах всё же сделает их более тёплыми, хотя и не подравняет с соседними. Уменьшение скорости приведёт к уменьшению торможения, но застойные зоны увеличатся за счёт уменьшения скорости протока через секции.

Итак, наглядно видно, что при увеличении количества секций, при диагональном подключении, каждая предыдущая секция на коллекторе обратки (остывшего теплоносителя), будет получать воздействие от потока следующей секции, что скажется на скорости теплоносителя через более раннюю секцию. Чем больше секций впереди, тем большее влияние они будут оказывать на первую секцию. Почему же тогда на верхнем коллекторе не происходит такого же, а он всегда горячий?

Во-первых, он горячий по причине того, что тепло всегда стремится вверх и даже при полном остутствии протока через какие-то секции, коллектор непосредственно над ними всегда будет горячим, так как способ теплопередачи - конвекцию, а именно естественную конвекцию, при которой более горячие слои всегда стремятся вверх, никто не отменял.

Во-вторых, разделение теплоносителя по секциям в верхнем коллекторе происходит без влияния торможения, в отличие от нижнего коллектора. Как наглядный пример для простоты понимания, можно показать привычное нам движение реки, когда она делится на 2 рукава и когда они потом сходятся вместе. Можно глянуть это на чужих фото (взяты из сети и права на них принадлежат их авторам)

​

Видно, что смешение двух потоков рек приводит к тому, что один поток упирается в другой. Но река может это давление торможения потока переводить в скорость, в глубину русла, да просто в выплёскивание этого давления вверх в виде волн. А в нашем радиаторе, где стенки протоков и форма постоянны, давление торможения слияния потоков приводит к перераспределению количества теплоносителя, протекающего через эти секции. Таким образом на нашем рисунке

​

через более правые секции теплоносителя будет всегда протекать больше, чем через более левые. Заметно это становится невооружённым измерением только на увеличении количества секций. Таким образом диагональное подключение оправдано на алюминиевых или биметаллических радиаторах, только при числе секций меньше 7-8.

Что же будет на чугунных радиаторах, где диаметр протоков в секциях больше? Конечно же большие диаметры скажутся на скорости теплоносителя. Он замедлится в секциях. Как и указано было выше, при замедлении скорости, эффект торможения будет меньше, то есть зона застоя из-за торможения потока будет меньше. Но обычно как раз эти секции из-за малой скорости становятся местом более высокой вероятности засора и они получаются как раз первые от трубы подачи, откуда будет падать мусор и забивать их. Так что даже при чугунных радиаторах место под трубой подачи (при подаче сверху), при диагональном подключении - место застойных зон.

Не случайно при использовании тепловизора, можно при таком подключении получить такую вот картину:

​

Жёлтый цвет указывает на снижение температуры в этой зоне из-за снижения скорости теплоносителя в секциях.

Что же будет, когда мы подачу сделаем снизу, а обратку по диагонали вверх?

​

Почему застойная зона настолько сильно увеличилась? Всё из-за той же естественной конвекции, которая перераспределяет потоки через секции и они больше стремятся вверх сразу после попадания в секции. Такая небольшая (на первый взгляд) сила от конвекции, приводит к таким результатам.

Что же там с нижним подключением?

Движение за счёт насоса в радиаторе идёт вот так

​

Как заметно, теплоноситель в основном движется только по нижнему коллектору, затекания в секции либо мало, либо его почти нет. При этом для потока теплоносителя уменьшено гидравлическое сопротивление, поток стабильный и равномерный по скорости. За счёт чего же происходит нагрев радиатора? За счёт той же самой конвекции. Остывшие вверху слои теплоносителя, стремятся опуститься, а нагретые от нижнего коллектора, стремятся подняться вверх. Но тут вступает ещё один способ теплопередачи - теплопроводность. То есть нижний теплоноситель, просто греет верхний. Таким образом всё распространение тепла при таком подключении происходит равномерно, без зон застоя, что сказывается на теплограмме.

​

Именно из-за этого радиаторы с нижним подключением никак не подвержены всем явлениям при увеличении количества секций, изменениям скорости. А также меньше подвержены засорам.

Это не касается других типов радиаторов (например панельных), где другие способы подключения обеспечивают наилучшую работу.

Автор: Glory Const​