بررسی انواع مختلف رادیاتور

رادیاتور شوفاژ

رادیاتورهای شوفاژ امروزه جزو پرکاربردترین تجهیزات گرمایشی در ساختمان‌های عمومی و منازل می‌باشند که بیش‌تر از سیستم گرمایش به وسیله‌ی آبگرمکن از آن‌ها استفاده می‌شود. اولین شخصی که سیستم گرمایش آبگرم مرکزی را ابداع نمود تریواله سوئدی در سال 1716 میلادی بود. در سال 1770 جیمز وات برای اولین بار از رادیاتورهای چند تکه که با بخار آب گرم می‌شد برای گرمایش استفاده نمود. این سیستم گرمایی تکامل جدی یافت تا آن که در سال 1831، پرکنیز سیستم کامل گرمایش با آبگرم را که مجهز به مخزن انبساط بود را به نام خود به ثبت رساند. کامل ترین سیستم گرمایش آبگرم که شباهت زیادی با سیستم‌های متداول امروزی نیز دارد در سال 1833 توسط مهندس انگلیسی به نام پالکو ابداع گردید.
از سال 1950 که پمپه‌ای آبگردان وارد سیستم های گرمایشی گردید رویکرد عمومی مردم به استفاده از شوفاژ به طور قابل ملاحظه‌ای افزایش یافت. رادیاتورها به سه دسته‌ی پره‌ای، تخت و لوله‌ای تقسیم می‌گردند و از لحاظ جنس نیز دارای انواع رادیاتور فولادی، چدنی و رادیتور آلمینیومی می‌باشند.
البته ناگفته نماند که رادیاتورها فقط بر اساس شکل ظاهری تقسیم بندی نمی‌شوند بلکه روش گرمادهی در انواع سطوح آن‌ها نیز متفاوت است.
اساسا رادیاتورها گرمای خود را از طریق تابش و جابجایی به هوای اتاق پس می‌دهند و معمولا 1/3 گرمای خود را از طریق تابش و 2/3 آن را از طریق جابجایی به هوای اتاق پس می‌دهند.

انتخاب محل نصب رادیاتورها

فرض نمایید که در یک اتاق با دمای 20 درجه (c) و مقابل دیواری که ضریب k آن 0.55w/m2k است قرار گرفته‌اید و دمای هوای بیرون نیز منفی 12c درجه است. مطابق با نمودار تعیین دمای سطح جداره‌ی ساختمان با توجه به دمای هوای خارج و ضریب k دیوار خارجی، دمای سطح داخلی دیوار معادل 17.8 (c) به دست می‌آید که با استفاده از رابطه‌ی زیر:
«دمای محسوس = دمای سطح داخلی دیوار + دمای داخلی اتاق تقسیم بر 2» دمای محسوس 18.9 درجه می‌شود. حال برای آن که دمای محسوس را به به 20 درجه سانتیگراد برسانیم باید دمای هوای اتاق را به 22.2 درجه افزایش دهیم.
به اختلاف دمای بین سطح دیوار و هوای اتاق، کسری گرما یا کسری تابش گفته می‌شود.
اختلاف دمای پنجره‌ها با هوای اتاق معمولا بیش از این مقدار است، اگر دمای هوای بیرون منفی 12 درجه باشد دمای سطح پنجره حدود 9 درجه خواهد شد. این اختلاف زیاد با بالا بردن هوای اتاق قابل جبران نیست.
حال برای جبران کسری تابش پدید آمده باید از طریق تابش یک سطح گرم آزاد عمل نمود. اختلاف دمای لازم برای این سطح گرم کننده مانند رادیاتور با توجه به طول و ارتفاع نصب آن مشخص می‌شود. این کار با طراحی جایگاه، تعیین اندازه و اختلاف دمای لازم برای رادیاتور (مثلا برای جبران جریان عمودی هوا) برای حذف کامل اثر سردی سطوح پیرامونی و با توجه به ذخیره سازی گرمایی آن‌ها انجام می‌شود.
در نتیجه تنها راه حل موثری برای جلوگیری از کسری تابش، تعیین جایگاهی مناسب برای رادیاتور است. این محل باید به گونه‌ای اننتخاب شود که رادیاتور افزون بر گرمایش اتاق، هوایی مطبوع در هر نقطه از اتاق ایجاد کند.
چون معمولا سردترین مکان در اتاق نزدیک پنجره است و به علاوه از طریق درزهای آن، امکان نفوذ هوا به داخل اتاق وجود دارد، جایگاه و اندازه رادیاتورها با توجه به موقعیت پنجره مشخص می‌شود. از این رو بهترین توزیع دما در اتاق و بهترین جبران برای کسری تابش وقتی رخ می دهد که رادیاتور زیر پنجره نصب شود. اگر رادیاتور که حدود 60% گرما را به صورت جابجایی منتقل می‌کند به صورت آزاد جلوی دیوار بیرونی زیر پنجره نصب شود، نیروی شناوری هوای گرم آن به قدری بزرگ خواهد بود که امکان نفوذ هوای سرد شده ی روی وجه داخلی پنجره و هوای سرد وارد شده از درزهای پنجره، به درون اتاق را منتفی می‌سازد، با این کار جریان هوا در اتاق (گردش هوای اتاق) برقرار خواهد شد.
هرگاه رادیاتور زیر پنجره نصب شود طول آن باید معادل پهنای پنجره انتخاب شود. با این کار جریان عمودی هوا متعادل می‌شود و گرمای تابشی رادیاتور بیش‌تر می‌شود.
از طرفی هرچه سطح تابشی رادیاتور افزایش یابد با بهتر بگوییم سهم گرمای تابشی رادیاتور افزایش یابد تاثیر بیش‌تری در ایجاد آسایش گرمایی خواهد داشت. زیرا گرمایی که از طریق تابش از بدن انسان به بیرون منتقل می‌شود با افزایش سطح تابش رادیاتور بهتر جبران می‌شود. برای استفاده از حداکثر توان گرمایی رادیاتور باید آن را نزدیک به دیوار و زیر پنجره نصب کرد. حداقل فاصله رادیاتور از جداره‌های ساختمان از دیوار حداقل 50 میلی‌متر و از کف اتاق حداقل 100 میلی‌متر باید باشد. در این صورت هیچ‌گونه افت توانی پدید نخواهد آمد.

ملاحظات طراحی رادیاتور

طراحی رادیاتور باید براساس درجه حرارت هوا در گرم‌ترین منطقه‌ای که وسیله ممکن است در آن کار کند، صورت گیرد. در آب و هوای سردتر مقدار آب در گردش رادیاتور به وسیله ترموستات تنظیم می‌شود؛ به نحوی که فقط سنجش از قدرت خنک کنندگی رادیاتور مورد استفاده قرار گیرد. افزایش دمایی بین 8 تا 12 درجه برای هوای جاری در رادیاتور منظور می‌شود. افزایش دمای بیش‌تر متداول نیست؛ به خصوص که در هوای گرم موجب تبخیر بنزین در پمپ بنزین و لوله‌های رابط در موتور بنزینی می‌شود و از رسیدن سوخت به موتور جلوگیری به عمل می‌آید.
به منظور پیشگیری از سروصدای زیاد و مصرف بیش از اندازه‌ی توان موتور به وسیله‌ی پروانه، افت فشار سمت هوا کم‌تر از kpa 1 منظور می‌شود. توان مصرفی پروانه باید به قدری باشد که در دور کم موتور و قدرت زیاد بتواند هوای کافی از رادیاتور عبور دهد. برای این که حجم رادیاتور کوچک باشد معمولا از لوله‌های تخت پره دار استفاده می‌شود. هرچه تعداد پره بر واحد طول لوله بیش‌تر باشد، مبدل جمع و جورتر خواهد بود اما گرفتگی سوراخ پره‌ها با ذرات معلق موجود در هوا و حشرات سبب می‌شود که تعداد پره‌ها بین 400 و 600 پره در هر متر باشد.

رادیاتور و نحوه‌ی انتقال حرارت از سیال گرم به هوا

رادیاتور دستگاهی است در سیستم خنک کننده موتور که حجم زیادی از آب این سیستم را در تماس نزدیک با هوا نگه می‌دارد تا انتقال حرارت از آب به هوا به خوبی و به سـرعت امکان پذیر باشـد. همچنین می‌توان گفت رادیاتور وسیله‌ای است که برای نگهداری مقدار زیادی آب در مجاورت حجم بزرگی از هوا به کار می‌رود؛ به طوری که حرارت بتواند از آب به رادیاتور و از رادیاتور به هوا منتقل شود.
اجزای رادیاتور از مخزن بالایی و مخزن پایینی و هسته (شبکه) رادیاتور تشکیل شده که خود شبکه از لوله‌ها و پره‌ها به وجود آمده است. همچنین به مخزن بالایی یک گلویی که به لوله هوا ارتباط دارد، متصل است.
سیال خنک کننده توسط پمپ به جداره‌های سیلندر جریان می‌یابد. در صورت بالا رفتن درجه حرارت سیال ترموستات مسیر را باز می‌کند و سیال گرم از طریق لوله ورودی رادیاتور که در مخزن ورودی آن تعبیه شده است، وارد رادیاتور می‌شود و پس از خنک شدن به مخزن خروجی جریان می‌یابد و پس از خروج توسط لوله خروجی رادیاتور، سیکل خود را ادامه می‌دهد.
انتقال حرارت در رادیاتور خودرو به این صورت است که آب گرم در طول مسیر حرکت در رادیاتور، گرمای خود را به لوله‌ها منتقل می‌کند و این گرما از محل اتصال لوله و پره، به پره‌ها منتقل می‌شود و سپس گرمای انتقال یافته به پره‌ها نیز توسط جریان هوای اجباری از آن‌ها دفع می‌شود.

انواع رادیاتور

شبکه‌ی رادیاتورها شامل دو نوع فین تیوب و کروگیت است:

رادیاتور فین تیوب (Fin-Tube):
در این نوع رادیاتور امتداد لوله‌ها عمود بر راستای پره‌هاست و لوله‌ها از داخل پره‌ها عبور می‌کنند.

رادیاتورهای کروگیت (Crougate):
در این نوع رادیاتورها لوله‌ها از داخل پره‌ها عبور نمی‌کنند بلکه پره‌ها به صورت موج‌دارند و لوله‌ها در امتداد پره‌ها روی نوک فین قرار داده می‌شوند.

در حالت کلی مونتاژ رادیاتورهای کروگیت راحت‌تر و سریع‌تر از نوع فین تیوب است و امکان اتوماسیون آن وجود دارد ولی رادیاتورهای فین تیوب به دلیل درگیر شدن لوله و پره با یکدیگر، استحکام مکانیکی بیش‌تری دارند. رادیاتورها از لحاظ جنس به دو نوع رادیاتور آلومینیمی، مسی و برنجی تقسیم می‌شوند که تکنولوژی ساخت هر یک می‌تواند Soldering و Brazing باشد.


اگر رادیاتور در حالت‌های زیر نصب شود افت توان خواهد داشت:

 - زیر تاقچه
 - پنجره
 - داخل کابین یا پشت پرده

در صورتی که از یک ورقه جهت پوشش رادیاتور استفاده گردد افت توان ممکن است به 15% برسد.

ضمیمه یک

پیشرفت روز افزون علم و تکنیک و توجه هر چه بیش‌تر به آسایش و رفاه زندگی بهمراه گسترش احداث واحدها و مجتمع‌های مسکونی، تجاری واداری، ابداع و ساخت تاسیسات متنوع مهندسی (نظیر سیستم‌های تهویه مطبوع و حرارت مرکزی) را به دنبال داشته که به کارگیری آن‌ها ضمن بر آوردن اهداف اولیه و اساسی کنترل شرایط حرارتی و برودتی، پی آمدهای مطبوعی نظیر بهینه سازی استفاده از منابع انرژی، کاهش آلودگی‌های زیست محیطی، اجتناب از خطرات مالی و جانی را بدنبال داشته است.
در این راستا سیستم حرارت مرکزی (شوفاژ) با بهره گیری از سیال عامل جهت انتقال انرژی حرارتی از واحد مولد گرما، به لحاظ سهولت استفاده و دسترسی آسان، هزینه‌ی نصب و نگهداری مناسب، عدم ایجاد آلودگی‌های اجتناب ناپذیر در سیستم‌های احتراقی (نظیر بخاری) از چند دهه پیش تا کنون در بسیاری از اماکن عمومی و خصوصی نظیر منازل، مجتمع‌های مسکونی، ساختمان‌های اداری، ورزشگاه‌ها، بیمارستان‌ها و... از کاربرد موفقی برخوردار بوده است. در مجموعه مولد گرمایی، رادیاتور به عنوان جزء آشکار سیستم و عامل اصلی انتشار حرارت به محیط اطراف در یک چرخه گرمایی، عهده دار نقش اساسی در نیل به توقعات همه جانبه ‍«ظاهری تزئینی» و «راندمان و عملکرد مطلوب» بوده از این رو، طراحی و ساخت آن مد نظر قرار دادن شرایط ویژه‌ای همچون ظرافت و زیبایی، ایمنی و استحکام، حجم کم و عمر طولانی را به عنوان پارامترهای اولیه الزامی می‌نماید.
جهت حصول به موارد فوق الذکر، استفاده از مواد فلزی و غیر فلزی نظیر فولاد، آلومینیوم، چدن ومواد پلیمری با برخورداری از فراوانی و قیمت مناسب‌تر در ساخت رادیاتورها متداول بوده و اقتضای تولید هر یک از انواع فوق را شرایط کاربرد، محدودیت‌های فنی و ملاحظات اقتصادی در تطبیق با مناسبات اقلیمی و فرهنگی مشخص می‌نماید که نتایج بررسی‌های امکان سنجی تولید و نوع رادیاتور فولادی و رادیاتور آلومینیومی ضمن برآوردهای مستدل فنی، مالی و اقتصادی در ابعاد صنایع کوچک طی گزارش حاضر به عنوان الگوی کارشناسی احداث واحدهای تولید آن‌ها ارائه می‌گردد.

فرآیند تولید رادیاتور فولادی نیازبه دانش فنی پیچیده‌ای نداشته و مراحل آن عملیات متداول در صنایع فلزی اعم از مراحل ورق‌کاری (برش، پرس کاری و فرم دهی)، جوشکاری (جوش مقاومتی وجوش (اکسی استیلن)، پوشش دهی با رنگ و کنترل کیفیت را شامل بوده و عمده مواد مصرفی آن را ورق فولادی تشکیل می‌دهد.
رادیاتور آلومینیومی نیز از فرآیند تولید متشکل از ریخته گری تحت فشار، لحیم کاری سخت، رنگ آمیزی و کنترل کیفیت برخوردار بوده که شمش‌های آلومینیوم ماده اولیه اساسی تولید آن‌ها به شمار می‌آیند. ماهیت عملیات مکانیکی فر آیند تولید و نوع مواد اولیه مورد استفاده در واحدهای تولید رادیاتور، آلودگی های زیست محیطی را که در برخی صنایع عامل بازدارنده و محدوده کننده بشمار می‌آیند، منتفی نموده و به منظور حصول به شرایط استاندارد نیز با ملحوظ داشتن واحدهای کنترل کیفیت مواد، فرآیند و محصول در طرح، پیش بینی‌های لازم جهت کنترل عوامل آلوده ساز و تولید محصولات کیفی برای تامین مقاصد صادرات و پوشش دهی هر چه بیش‌تر بازار مصرف در رقابت با محصولات قابل جانشینی صورت گرفته است.

ضمیمه 2

در سیستم حرارت مرکزی که با عنوان شوفاژ مطرح می‌شود. در محلی به نام موتور خانه دستگاه‌هایی از قبیل دیگ، مشعل، پمپ، و... نصب شده و حرارت به سیال واسطه که می‌تواند آب باشد منتقل گردیده سپس پمپ موجود در موتور خانه ابگرم را توسط لوله کشی به داخل اتاق‌ها هدایت نموده و وارد رادیاتورهای مستقر در اتاق می‌کند.
این رادیاتورها گرما را به اتاق منتقل کرده و در نتیجه دمای آب کاهش می یابد و آب توسط لوله برگشت به طرف موتور خانه رفته و برای جذب مجدد گرما به داخل دیگ هدایت می‌شود و بار دیگر این سیکل و چرخه تکرار می‌شود.
اصولا در سیستم حرارت مرکزی که از آب گرم استفاده می شود دمای خروجی آب از دیگ 180 درجه فارنهایت و دمای ورودی آب به داخل دیگ (که گرمای لازم را به اتاق منتقل کرده است) برابر 160 درجه فارنهایت در نظر گرفته می‌شود. به عبارت دیگر اختلاف دمای آب گرم خروجی از دیگ و آب برگشت داده شده از ساختمان برابر 20 درجه فارنهایت است.
نحوه‌ی گرم شدن اتاق توسط رادیاتور به صورت جابجایی آزاد یا طبیعی می‌باشد. هوای بالای رادیاتور معمولا به دلیل گرم شدن سبک شده و به طرف بالا حرکت می‌کند و هوای سرد طرف مقابل اتاق جایگزین آن می‌شود به همین ترتیب یک چرخش طبیعی در جریان هوای اتاق بوجود آمده و دمای تمامی نقاط اتاق بالا رفته و اتاق گرم می‌شود.
رادیاتور شوفاژ فاقد هرگونه موتور یا وسیله‌ی برقی است پس نمی‌توان توسط رایاتور شوفاژ دمای اتاق را کنترل کرد. میزان رطوبت نسبی اتاق نیز قابل کنترل نمی‌باشد. اصولا وقتی هوای اتاق گرم می‌شود میزان درصد رطوبت نسبی کاهش می‌یابد. به عبارت دیگر رادیاتور شوفاژ میزان رطوبت نسبی اتاق را کاهش می‌دهد و بایستی توسط افزودن بخار به هوای اتاق میزان رطوبت مورد نیاز انسان را تامین نمود.
به طور کلی در زمستان فضاهایی که کنترل دما و در صد رطوبت نسبی در آن‌ها اهمیت زیادی ندارد می‌توان از رادیاتور شوفاژ استفاده نمود. (هرچند دمای اتاق در سیستم رادیاتوری به راحتی و به کمک کنترل کننده‌های الکتریکی و مکانیکی قابل کنترل است.)

بهترین محل نصب رادیاتور

زیر پنجره یا کنار دیوارهای خارجی
علت این است که توسط رادیاتور شوفاژ در فصل زمستان دائما گرما به اتاق افزوده می‌شود. ولی دمای اتاق بالا نمی‌رود و این دما ثابت می‌ماند چون بخش بیش‌تری از گرمای تولید شده تلف می‌شود.
تلفات حرارتی از دو طریق انجام می‌گیرد. یکی تلفات حرارتی ناشی از جداره‌ها از قبیل سقف، کف، دیوار و پنجره و... دیگری تلفات حرارتی ناشی از نفوذ هوای سرد از درزهای پنجره می‌باشد. به عبارت دیگر چه بخواهیم و نخواهیم این تلفات حرارتی صورت می‌گیرد ما فقط می‌توانیم میزان آن را کاهش دهیم ولی نمی‌توانیم آن را به طور کامل حذف نماییم. پس بهتر است رادیاتور را در زیر پنجره نصب کنیم تا مقداری از حرارت رادیاتور صرف تلفات پنجره و جدارها شود و بخشی که باقی می‌ماند اتاق را گرم کرده و دمای ان را در حدی مناسب نگه دارد و بتوانیم در نزدیکی پنجره از اتاق استفاده نماییم. اگر رایاتور در خلاف ضلع پنجره نصب شود. به دلیل سردی محیط اطراف پنجره استفاده از آن محیط خالی از اشکال نمی‌باشد.
پیشنهاد دیگری که در اینجا مطرح است این است که در حد امکان پنجره‌های دارای شیشه دوبل یا دولایه باشند. استفاده از شیشه دوجداره علاوه بر اینکه سبب عایق صدا خواهد بود. همچنین میزان ضریب انتقال حرارت شیشه را به حد نصف می‌رساند. در نتیجه تلفات حرارتی کاهش می‌یابد و سبب صرفه جویی در مقدار پره‌های رادیاتور می‌شود و در فصل زمستان از خیس شدن شیشه در سطح داخل اتاق جلوگیری می‌کند. چون سطح شیشه در فصل زمستان یک لایه سرد است در اثر تماس بخلر آب در داخل اتاق با آن در روی شیشه آب جاری می‌شود. ولی اگر شیشه دوجداره باشد سطح داخلی آن گرم شده و میعان در سطح شیشه اتاق نخواهد افتاد.


رادیاتورهای شوفاژ از نظر جنس به سه دسته تقسیم می‌شوند:

 - رادیاتور چدنی
 - رادیاتور فولادی
 - رادیاتور آلومینیومی

خط تولید رادیاتورهای چدنی به دلیل پایین بودن راندمان حرارتی و بالا بودن وزن آن‌ها برچیده شده و تقریبا منسوخ شده می‌باشد.
رادیاتور آلومینیومی سبک‌تر زیباتر و ضریب هدایت حرارتی بالاتری نسبت به رادیاتور فولادی دارد ولی از لحاظ قیمت گران‌تر می‌باشد. معمولا در فضاهایی که رطوبت زیاد دارد مانند حمام‌ها بایستی حتما از رادیاتور آلومینیومی استفاده کرد.
پره رادیاتور فولادی به صورت یک بلوک غیر قابل تفکیک تولید می‌شوند یعنی در خارج از کارخانه نمی‌توان به آن‌ها پره اضافه کرد و یا کم نمود ولی در مورد رادیاتور آلومینیومی این قابلیت وجود دارد.
مبنای فروش رادیاتور آلومینیومی در بازار پره می‌باشد یعنی قیمت به ازای هر پره محاصبه می‌شود.