Эффективный экран для радиатора отопления: дизайн, физика, конструкция

Желание прикрыть чем-нибудь радиатор отопления вполне естественно: даже современные алюминиевые радиаторы глаз не радуют хотя бы своим однообразием. Эксклюзивные изделия, выполненные на заказ под дизайн помещения… понятно, понятно, можно не продолжать. Проще сделать экран для батареи своими руками, тем более что работа эта не из дорогих или сложных.

Однако назначение батареи отопления – греть помещение. Интуитивно понятно, что батарея за экраном или в коробе греть будет хуже, а за тепло платить нужно как и прежде, если нет его счетчика. Именно поэтому многие желающие не облагораживают батареи, мирясь с порой уродливыми железяками на самом виду.

Интуиция нередко подводит. Сделать экран для радиатора, не только не ухудшающий обогрев, но и улучшающий его, вполне возможно самостоятельно. Нужно только знать, как радиатор отопления работает, да еще кое-что из теплофизики.

Как он греет?

Передача тепла от батареи в комнату осуществляется за счет потока нагретого воздуха – конвекции – и путем лучеиспускания в инфракрасном (ИК) диапазоне электромагнитного излучения. Соотношение излучения и конвекции меняется в зависимости от температуры горячей воды в системе, внешних условий и конструкции радиатора.

«Гармошка»

Старая «чугунка» осенью или мягкой зимой греет в основном за счет конвекции. При интенсивном подогреве (температура радиатора +50 градусов и более) существенную долю потока тепла в комнату дает ИК излучение. Ныне в некоторых регионах такая ситуация кажется абстрактно-фантастической, но люди старшего и среднего поколений помнят, как суровой зимой к батареям невозможно было притронуться рукой.

Профилированный алюминий

Современные радиаторы действуют в общем так же, но они до некоторой степени умеют подстраиваться под внешние условия. Если циркуляция воздуха в каналах чем-то (к примеру, шторой) затруднена, поток тепла в массе металла перераспределяется в сторону передних плоских панелей, и радиатор переходит в режим теплоизлучения. Достигается это точным численным моделированием радиатора на мощных компьютерах.

Отсюда понятно: экран радиатора должен обеспечивать не только циркуляцию воздуха, но и передачу наружу инфракрасного излучения. Достигается это двумя способами, см. следующий раздел.

По конвекции же вывод простой: лицевая панель правильного экрана не должна быть глухой или с редкими небольшими отверстиями. Хороший экран – это решетка на батарею, достаточно редкая и с достаточно большим пространством над радиатором, (см. рисунок справа). Но для обеспечения теплообмена, не уступающего штатному в свободном пространстве, этого недостаточно.

Дизайн и физика

Вспомним из школы: лучше всего излучает и поглощает излучение абсолютно черное тело. Наружный экран должен поглотить ИК от батареи и затем излучить его в комнату. Для этого он, во первых, должен обладать хорошей теплопроводностью, чтобы поглощенное ИК не возвращалось обратно. Во-вторых, чем он будет темнее, тем лучше. Как задекорировать батарею снаружи – дело прежде всего вкуса; а вот изнанку экрана в любом случае следует выкрасить черным.

Поясним на примере: Допустим, экран черный; коэффициент поглощения по ИК k = 0,8. Поглощает излучение он с одной стороны, излучает в обе. Теплопроводность материала экрана также не бесконечна. Обратное излучение дополнительно подогреет батарею, она станет излучать сильнее. Точный расчет довольно сложен, требует знания высшей математики, но конечный результат прост: 1, деленная на корень квадратный из 2, умножается на квадрат k. То есть, в комнату уйдет 0,707х0,64 = 0,453 от штатного потока ИК.

Это уже меньше того, что «вытянет» алюминиевый радиатор с профилированными каналами при ухудшенной конвекции. При светлом экране теплопередача в комнату еще ухудшится. Куда девается неиспользованное тепло? Уходит в трубу обратки, а вы за него все равно платите. Можно ли поправить дело? Да, можно. Прежде всего – дополнительным тепловым экранированием от стены.

Тепловой экран-отражатель

Из описанного выше ясно, что на стену за батареей следует наложить теплоотражающий экран, только уже не черный, а блестящий. Он переотразит ИК от тыльной поверхности радиатора обратно, тот еще нагреется, общий поток ИК на внешний декоративный экран увеличится, и в комнату уйдет, при светлой внешней поверхности декоративного экрана, более 0,5 от штатного потока ИК. Этого уже достаточно, чтобы хороший профилированный алюминиевый радиатор более-менее нормально работал по конвекции, с некоторыми незначительными дополнениями, см. далее.

Но листа металла будет недостаточно. Даже полированный алюминий ослабит поток ИК на стену раз в 5-6, не более. Нужно уложить покрытый с двух сторон алюминием теплоизолирующий мат из синтепона или любого другого волокнистого полимера. Он ослабит поток ИК на стену не менее чем в 40 раз. Синтепон имеет то преимущество, что уже при толщине 5 мм практически не проводит тепло и хорошо отражает ИК.

Маты из других материалов придется брать не менее 3 см толщиной, а минвату в жилых помещениях применять в открытом виде вообще нельзя: вредно для здоровья. Не хуже синтепона алюминированный пенопласт, но он не гнется и засунуть его за батарею, не снимая ее, трудно.

Как не нужно и как можно делать

Исходя из вышеописанного, разберем прежде всего характерные ошибки при изготовлении экранов радиаторов отопления. На рисунке слева показана крайне неудачная конструкция.

Во-первых, мизерные вентиляционные отверстия практически исключают нормальную конвекцию. Во-вторых, в «пазухе» над ними вверху образуется подушка нагретого воздуха, еще более препятствующая нормальному конвекционному теплообмену. Такой радиатор фактически работает только за счет излучения. Кожух, судя по всему, металлический, но, даже если он специальным способом зачернен изнутри, все равно, можно смело сказать, что владельцы не менее 25% расходов на отопление спускают в обратку. Зная тарифы, по деньгам прикинуть сможете сами.

Кроме того, дополнительная функциональность такого экрана равна нулю: торчит из стены коробка, да и все тут. А дизайнерские потуги полностью сводит на нет уродливая труба на самом виду: попытка прикрыть батарею только подчеркивает ее неприглядность.

На рисунке справа – конструкция приемлемая, но все же несовершенная. По дизайну с функциональностью все в порядке: дерево хорошо смотрится, и получилась довольно элегантная полочка, декорированная, надо сказать, со вкусом.

Но обрешетка слишком частая: ширина ее планок больше промежутков между ними. При любых дополнительных мерах по улучшению теплопередачи в обратку уходит также не менее 5-7% расходов на тепло, что в денежном выражении за зиму составит немало.

Поэтому далее мы рассмотрим, как правильно зашить радиатор отопления.

Видео: красивый, но неэффективный экран

Оптимальный экран своими руками

Материал

Прежде чем взяться за дело, подумаем хорошенько: чем закрыть батарею? От этого зависит как скорость и простота работы, так и тепловая эффективность радиатора в экране.

• Пластик – не годится однозначно. Дорог, плохо проводит тепло, придать ему эстетичный вид, как ни странно на первый взгляд, в домашних условиях труднее, чем металлу. А самое главное – от неравномерного нагрева пластик со временем покоробится, а то и пойдет пятнами.
• Металл – недорог, отличный проводник тепла. Но чтобы сделать красивое металлическое изделие дома, нужны твердые рабочие навыки и достаточно обширный набор инструмента.
• Дерево – эстетично, экологично, легко в работе. Но плохо проводит тепло, и существенно улучшить его теплопроводность нельзя. Тем не менее, правильно изготовленный (см. далее) деревянный экран для радиатора вполне эффективен.
• Гипсокартон – на первый взгляд не подходит, и не столько по теплопроводности. От неравномерного нагрева гипсокартон пересыхает и начинает шелушиться, пылить, трескается. Но потратив немного труда, гипсокартон можно улучшить по всем показателям и сделать из него отличный экран.

Подготовка гипсокартона

Чтобы зашить батарею гипсокартоном, его следует подготовить. Прежде всего, специальным игольчатым валиком для гипсокартона (см. рис) прокатываем изнанку вырезанных заготовок. Валик не обязательно покупать, можно взять напрокат. Залог невелик, ломается инструмент редко, изнашивается слабо, так что и арендная плата невелика, а работы – на полчаса-час. Затем заготовки два раза с каждой стороны пропитываем водной эмульсией ПВА. Она недорога, и потребуется 2-3 л.

Смысл процедуры:

1. Пропитка полимерной эмульсией улучшает теплопроводность.
2. Лунки от накалывания создают тепловые мостики изнутри наружу.
3. Пропитанный полимерной эмульсией гипсокартон не пересыхает.
4. На пропитанный гипсокартон хорошо ложится краска, давая ровный слой.
5. Распил обработанного таким образом гипсокартона электрическим или ручным лобзиком получается чистым; после дополнительной обработки шкуркой и покраски изделие, вышедшее из умелых рук, выглядит не хуже пластикового фабричного.

Теперь можно приступать к изготовлению экрана.

Видео: работа с гипсокартоном

Конструкция

Разрез экрана с радиатором отопления, обеспечивающего не уступающую исходной теплоотдачу, показан на рисунке. Помимо выше описанного, в конструкции две изюминки: аэродинамический козырек и инжектор теплого воздуха. Изготавливаются они из жести, оцинковки, или даже из картона. В последнем случае внутреннюю сторону козырька нужно оклеить алюминиевой фольгой (подойдет рукав для запекания).

Козырек необходим не только для старых «чугунок». Для алюминиевых радиаторов он еще нужнее. Без него в углу под подоконником, или верхней полкой экрана-короба, образуется описанная выше теплая воздушная подушка, способная начисто перекрыть конвекцию. Алюминированная обращенная к радиатору поверхность козырька переотражает наружу некоторую долю ИК. По деньгам счет идет на копейки, но за отопительный сезон копеек этих нащелкает немало.

Инжектор подсасывает теплый воздух от лицевой стороны радиатора. Обратите внимание, что его выход выполнен с некоторым сужением. На «малом газу» инжектор практически не работает, но с усилением подогрева тяга усиливается и теплый воздух сверху «валит клубами». В буквальном смысле, если проверить дымом.

В целом, при сильном подогреве совокупный поток тепла от такой конструкции оказывается больше расчетного в свободном пространстве. Там, где радиатор в обычном экране все хуже и хуже справляется, радиатор в экране с козырьком и инжектором «кочегарит» все сильнее и сильнее.

Примечание: показан вариант инжектора для чугунной батареи-гармошки. Для современного радиатора инжектор следует опустить до нижнего края верхних сопел радиатора.

Инжектор и козырек некритичны к размерам, достаточно сделать приблизительно так, как показано на рисунке. В случае необходимости можно подогнуть или разогнуть.

Крепление экрана к стене – любое. Лучше всего, конечно, резьбовые шпильки в анкерных цангах, но стоят они немало, так что подойдут и любые деревянные чурбачки. Но важное условие для эффективной работы конструкции: общая площадь элементов лицевой поверхности должна быть меньше таковой промежутков между ними. При регулярной структуре обрешетки деревянные рейки или полоски гипсокартона должны быть уже промежутков. В таком случае при старых чугунных батареях элементы обрешетки предпочтительнее располагать вертикально.

Видео: сборка экрана для радиатора из готового комплекта

Итог

Итак, теперь вы знаете, как сделать радиатор отопления украшением интерьера, не лишившись тепла и уюта. Благополучной вам зимы в теплой квартире!