Теплоотдача радиаторов отопления: сравнение и способы расчета

Почему нельзя соединять медь и алюминий в электропроводке?

То, что в электротехнике нельзя напрямую соединять медные и алюминиевые проводники, не является секретом. Почему? Потому что будет гореть. Что же происходит в месте соединения меди и алюминия?

Приведем табличные данные по линейному коэффициенту теплового расширения для металлов, применяемых для электромонтажа: медь – 16,6*10-6м/(м*гр. Цельсия); алюминий – 22,2*10-6м/(м*гр. Цельсия); сталь – 10,8*10-6м/(м*гр. Цельсия). Очевидно, что если бы дело было в коэффициентах расширения, то самый ненадежный контакт был бы между стальным и алюминиевым проводником, ведь их коэффициенты расширения отличаются в два раза.

Но и без табличных данных ясно, что различия в линейном тепловом расширении относительно легко компенсируются применением надежных зажимов, создающих постоянное давление на контакт. Расширяться металлам, сжатым, например, при помощи хорошо затянутого болтового соединения, остается только в сторону, а перепады температуры не способны серьезно ослабить контакт.

Алюминий и медь образуют «гальваническую пару», которая просто не может не перегреваться в месте контакта. Здесь все-таки не обходится без окислов. Медный проводник тоже достаточно быстро покрывается окислом с той лишь разницей, что окисел меди более-менее проводит ток. Но если соединены медный и алюминиевый проводник, их окислы имеют возможность диссоциации, то есть распада на заряженные ионы. Диссоциация возможна благодаря естественной влаге, которая всегда есть в воздухе. Ионы окислов алюминия и меди, будучи частицами с разным электрическим потенциалом, начинают принимать участие в процессе течения тока. Начинается процесс, известный как «электролиз».

В ходе электролиза ионы переносят заряды и перемещаются сами. Но, кроме того, ионы – это ведь частицы металлов проводников. При их перемещениях металл разрушается, образуются раковины и пустоты. Особенно это касается алюминия. Ну, а там где есть пустоты и раковины, там уже нельзя иметь надежный электрический контакт. Плохой контакт начинает греться, становится еще хуже и так далее вплоть до возгорания.

Отметим, что чем влажнее окружающий воздух, тем более интенсивно протекают все перечисленные процессы. А неравномерное тепловое расширение и не проводящий слой окисла алюминия – это лишь отягчающие факторы, не более того.

Приведем табличку, в которой показана совместимость алюминия и меди с другими металлами.

Примечание: С – совместимые, Н – несовместимые, П – совместимые при пайке, при непосредственном соединении образуют гальваническую пару.
Поделиться записью

Что быстрее нагреется медь или алюминий

Какой же все таки поставить радиатор? Я думаю каждый из нас задавался таким же вопросом придя на рынок или в магазин запчастей, осматривая огромный выбор радиаторов на любой вкус, удовлетворяющий даже самого извращенного привереды. Хочешь двух рядный, трех рядный, побольше, поменьше, с крупной секцией с мелкой, алюминиевый, медный. Вот именно из какого металла изготовлен радиатор и пойдет речь.

Одни считают, что медь. Это своеобразные староверы, так бы назвали их в XVII веке. Да, если взять не новые автомобили XX века, то тогда повсеместно устанавливались медные радиаторы. Не зависимо от марки и модели, была ли это бюджетная микролитражка или тяжеловесный многотонный грузовик. Но есть и другая армия автовладельцев утверждая что радиаторы изготовленные из алюминия лучше медных. Потому как их устанавливают на новые современные автомобили, на сверхмощные двигатели требующие качественного охлаждения.

И что самое интересное они все правы. И у тех и у других есть свои плюсы и естественно минусы. А теперь небольшой урок физики. Самым отличным показателем, на мой взгляд, являются цифры, а именно коэффициент теплопроводности. Если сказать по простому то это способность вещества передавать тепловую энергию от одного вещества другому. Т.е. у нас имеется ОЖ, радиатор из N-ного металла и окружающая среда. Теоретически чем выше коэффициент тем быстрее радиатор будет забирать тепловую энергию у ОЖ и быстрее отдавать в окружающую среду.

Итак, теплопроводность меди составляет 401 Вт/(м*К), а алюминия — от 202 до 236 Вт/(м*К). Но это в идеальных условиях. Казалось бы медь выиграла в данном споре, да это «+1» за медные радиаторы. Теперь кроме всего необходимо рассмотреть собственно конструкцию самих радиаторов.

Медные трубки в основе радиатора, так же медные ленты воздушного радиатора для передачи полученного тепла в окружающую среду. Крупные ячейки сот радиатора позволяют снизить потери скорости воздушного потока и позволяют прокачать большой объем воздуха за единицу времени. Слишком малая концентрация ленточной части радиатора снижает эффективность теплопередачи и увеличивает концентрацию и силу локального нагрева радиатора.

Я нашел два вида радиаторов в основе которых лежат алюминиевые и стальные трубки. Вот еще не маловажная часть, т.к. коэффициент теплопроводности стали очень мал по сравнению с алюминием, всего лишь 47 Вт/(м*К). И собственно только из-за высокой разности показателей, уже не стоит устанавливать алюминиевые радиаторы со стальными трубками. Хотя они прочнее чистокровных алюмишек и снижают риски протечки от высокого давления, например при заклинившем клапане в крышке расширительного бачка. Высокая концентрация алюминиевых пластин на трубках увеличивает площадь радиатора обдуваемого воздухом тем самым увеличивая его эффективность, но при этом увеличивается сопротивление воздушного потока и снижается объем прокачиваемого воздуха.

Типы охлаждения процессора

Просматривая магазинные полки вы заметите много типов систем охлаждения процессора. Чем они отличаются и что выбрать?

Алюминий или медь

Выбирая охлаждение процессора, Вы встретитесь с алюминиевыми и медно-алюминиевыми конструкциями. Первые дешевле и предлагают вполне достойный отвод тепла. Неудивительно, что они популярны.

Медно-алюминиевые, как правило, немного дороже, но в паре с ценой идёт высокая производительность. Такие кулеры предназначены для для мощных, разогнанных процессоров.

Существуют также медно-никелированные системы охлаждения. Их эффективность близка к алюминиево-медным конструкциям, но в их пользу говорит внешний вид. Никелированная медь выглядит элегантно и аккуратно. Кроме того, никель химически стоек и тормозит окисление меди.

Активное и пассивное охлаждение

В магазинах вы найдете активные (с вентилятором), так и пассивные (без него) конструкции систем охлаждения. Если вы собираете мощный игровой компьютер, на основе наиболее современных компонентов, безусловно, выберите активное охлаждение. Однако, если Ваш десктоп предназначен для просмотра веб-страниц, просмотра фильмов или других, не требующих высокой мощности, операций, стоит задуматься над вариантом без вентилятора.

Пассивное охлаждение не имеет никаких механических частей и поэтому не издает звука. В свою очередь, активное отличается значительно более высокой производительностью. Вентилятор позволяет быстрее и более эффективно охлаждать радиатор, а следовательно, и сам процессор.

Низкопрофильное охлаждение

Низкопрофильная система охлаждения характеризуется параллельным расположением вентилятора относительно процессора. Отлично подходит для небольших компьютеров.

Из-за компактных размеров, производительность системы ниже, чем у башенной конструкции. Однако, она имеет определенное преимущество. Вентилятор также охлаждает оперативную память и материнскую плату.

Башенное охлаждение

Башенные конструкции на сегодня одними из самых популярных. Охлаждения башенного типа состоит из большого радиатора, нескольких трубок и, при необходимости, вентилятора. Одновременно, являются лучшим компромиссом между производительностью и ценой.

Часто также имеется возможность докупить второй вентилятор и создать конфигурацию push-pull. Один из вентиляторов вдувает холодный воздух между ребер радиатора, а второй вытягивает тепло наружу.

Двухконтурное охлаждение

Двухконтурное охлаждение процессора – это самая высокопроизводительная конструкция для самых требовательных пользователей. Отличается наличием второго вентилятора между двумя радиаторами.

Такое решение будет эффективно работать в конфигурации с разогнанным процессором. Нужно, однако, помнить, что двухконтурные охладители имеют большие габариты и могут конфликтовать с модулями оперативной памяти или даже не поместятся в корпус.

От чего зависит теплоотдача алюминиевого радиатора

Виды алюминиевых радиаторов:

• Стальные – у них низкие технические характеристики, почти уже не представлены на современном рынке и не пользуются спросом.
• Чугунные по-прежнему высоко оценивают по критериям надежности. Долговечны, многие новые модели эстетично представлены с элементами художественного литья. Такие батареи впишутся в любой дизайн, нет необходимости скрывать их неэстетический вид за экранами.
• Алюминиевые – на данный момент самый востребованный вид по техническим характеристикам и ценовой доступности. Отличаются высокой эффективностью и имеют ряд преимуществ.
• Биметаллические – новое поколение, появились совсем недавно, но уже активно пользуются потребительским спросом. Благодаря качеству и составу из двух металлов являются самыми мощными по эффективности.

Не стоит выбирать батарею только по параметрам тепловой мощности. В различных теплосетях показатели рабочего давления будут отличаться, в частных домах давление хладагента около — 2-3 Бар, в квартирах при централизованной системе составляет 5-15 Бар и разнится от этажности.

Скачки давления системы отопления могут повредить неправильно выбранный радиатор, поэтому сравнение стоит провести с учетом прочности отопительного устройства.

Важные характеристики, учитываемые при подборе:

• Мощность при выработке тепла;
• Допустимые параметры давления;
• Внутренний объем емкости радиатора;
• Масса батареи.

Вес радиатора и объем емкости должны учитываться при установке в частных домах. Зная количество воды, проходящее через систему отопления, легко произвести расчет расхода тепловой энергии во время нагревания.

Масса прибора повлияет на выбор крепежа и способа его крепления к стене. В зависимости от материала, из которого она сделана. Например, если стена выполнена из шлакоблоков или бетона, а масса батареи из-за количества секций большая, то и крюк должен быть в состоянии удержать ее вес.

Достоинства алюминиевых радиаторов:

• большая площадь изделия, обеспечивающая лучший теплообмен;
• небольшая масса и легкий вес;
• высокая теплоотдача;
• соперничают по прочности со стальными и чугунными батареями;
• не нуждаются в покраске и соответствуют современному дизайну интерьеров;
• быстро нагреваются, чем существенно экономят топливо.

Производят батареи из алюминия с помощью литья каждой секции и, как заявляет производитель, выдерживают давление в 15-20 атмосфер. Радиаторы со склеенными в процессе производства секциями — экструдированные — выдерживают нагрузку до 40 атмосфер, но не отличаются прочностью, особенно в местах присоединения.

Секций можно добавить любое количество, они легко присоединяются, но при центральной системе отопления не стоит формировать слишком сложные конструкции.

Теплоотдача одной секции способна отапливать 1,2 куб. м пространства – примерно 120 Вт при температуре 45-50 °C. Сэкономить на электроэнергии позволяет наличие регулятора теплопотока, который изначально предусмотрен в комплектации производителя.

При монтаже не допускается использование медных или стальных комплектующих и труб, это может спровоцировать коррозию.

Увеличить КПД уже смонтированы батарей можно с простых методов — прочистки или перекраски батарей в темные цвета. До 25 процентов увеличит теплоотдачу установка экрана позади радиатора, можно приобрести готовый вариант экрана или же воспользоваться фольгой.

Еще один эффективный вариант — изготовление металлического кожуха, который будет отдавать тепло, полученное при нагреве, даже с уже выключенным отоплением. Мощность батарей можно увеличить, добавив количество секций, результат – повышение теплоотдачи минимум на 10 процентов.

При всех этих положительных параметрах и высоком качестве у алюминиевых батарей низкая цена, что обуславливает положительные отзывы и спрос среди потребителей.

Зачем охлаждать процессор

В коробке с процессором Вы нашли вентилятор для охлаждения? Это, так называемое, дефолтное охлаждение. Его характерные особенности – низкая производительность и много шума. Если ваш компьютер оснащен экономичным процессором типа Intel Celeron, который не сможет работать с последними играми или требовательными приложениями, то покупка нового кулера для охлаждения процессора может быть излишней.
Но что, если вы покупаете более быстрый процессор Intel Core i7 или AMD Ryzen 7? Вы же планируете его нагружать играми AAA, работать в CAD программах или при монтаже видео? Процессор будет сильно загружен и нагреваться до очень высокой температуры.

Высокая температура процессора, особенно если он работает в таких условиях длительно, – очень опасна для него. Снижение производительности – это первая «защитная реакция» этого компонента. Дальнейшие последствия – это, например, нестабильная работа системы, автоматические перезапуски, и, в конечном счете, необратимое повреждение процессора.