مهندس محمد میثم گل شیرازی

اساسا رادیاتورها گرمای خود را از طریق تابش و جابجایی به هوای اتاق پس می‌دهند و معمولا ۱/۳ گرمای خود را از طریق تابش و ۲/۳ آن را از طریق جابجایی به هوای اتاق پس می‌دهند.

در سیستم حرارت مرکزی که با عنوان شوفاژ مطرح می‌شود، در محلی به نام موتورخانه دستگاه‌هایی از قبیل دیگ - مشعل- پمپ- و... نصب شده و حرارت  به سیال واسطه که می‌تواند آب باشد منتقل گردیده سپس  پمپ موجود در موتورخانه آبگرم را توسط لوله‌کشی، 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 می‌یابد. آب توسط لوله برگشت به طرف موتورخانه 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 آبگرم استفاده می‌شود. دمای خروجی آب از دیگ 180 درجه فارنهایت و دمای ورودی اب به داخل دیگ که گرمای لازم را به اتاق منتقل کرده است، برابر 160 درجه فارنهایت در نظر گرفته می شود .به عبارت دیگر اختلاف دمای ابگرم خروجی از دیگ و آب برگست داده شده از ساختمان برابر 20 درجه فارنهایت است.

نحوه 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 وسیله 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 کننده های الکتریکی و مکانیکی قابل کنترل است )

دسته‌بندی رادیاتور‌ها ، مزایا و معایب آن‌ها :

رادیاتورها از نظر شکل ظاهری به سه دسته‌ی پره ای، تخت (پانلی) و لوله ای تقسیم می‌گردند و از لحاظ جنس نیز دارای انواع فولادی ، چدنی و آلمینیومی می‌باشند.

1- رادیاتور پانلی:

در اکثر مواقع از جنس فولاد می باشد. امروز در اکثر کشورهای اروپایی رواج پیدا کرده است. برخی از ویژگی‌ها و مزایای این نوع رادیاتورها بشرح ذیل می‌باشد:

•  یکنواختی بیشتر در گرمایش نسبت به رادیاتورهای پره ای

•  سطح تابش یکنواخت و گسترده و بالطبع گرمای تابشی بیشتر نسبت به انواع رادیاتور پره‌ای (هر چه سهم نوع گرمایش تابشی نسبت به گرمایش همرفتی بیشتر باشد، از نظر فیزیولوژی بدن انسان دلپذیرتر خواهد بود.)

•   زیبایی و تناسب با اغلب طرح‌های دکوراتیو

•   نصب یکپارچه و آب بندی خوب

•   امکان نصب از هر طرف رادیاتور

برخی از معایب رادیاتورهای پانلی :

•   بعلت استفاده از فولاد، امکان زنگ زدن و سوراخ شدگی نسبت به انواع آلومنیومی بویژه در بلند مدت وجود دارد.

•   در صورت آسیب و سوراخ شدن پانل رادیاتور امکان تعمیر مقرون بصرفه تقریباً وجود ندارد.(کل پنل باید تعویض شود.)

•  امکان افزایش یا کاهش ظرفیت حرارتی رادیاتور به پانل وجود ندارد. ( در چنین مواردی می توان با انشعاب از لوله رفت و برگشت شوفاژ و استفاده از پانل رادیاتور جداگانه ، ظرفیت حرارتی را افزایش داد. )

نکته بسیار مهم: در کل از نظر راندمان و کارایی رادیاتورهای پانلی فولادی بهترین نوع رادیاتور هستند لکن به شرطی که از یک تولید کننده مطمئن و دارای تکنولوژی خریداری شوند. 

(شکل - 1:  تصویر یک رادیاتور پانلی ساخت شرکت رادسون)

2- رادیاتور پره‌ای :

در این نوع از رادیاتورها، هر پره از رادیاتور دارای ارزش حرارتی مشخصی است و از ترکیب تعداد پره ها، می‌توان ارزش حرارتی مورد نظر متناسب با فضای مورد بحث را بدست آورد. به ترکیب چند پره رادیاتور یک بلوک  می‌گویند. در اکثر قریب به اتفاق موارد جنس رادیاتورهای پره ای از آلیاژهای آلومنیومی می‌باشد. برخی از ویژگی‌ها (و بخصوص مزایای) رادیاتورهای پره‌ای بشرح ذیل می‌باشد:

•  امکان کاهش یا افزایش پره و در نتیجه امکان افزایش بار حرارتی بلوک رادیاتور.

•  امکان تعویض پره‌های آسیب دیده ( اگر یک پره سوراخ شد یا به هر دلیل آسیب دید ، امکان آنکه فقط همان پره را تعویض کرد وجود دارد.) البته گاهی هزینه بازکردن بلوک و تعویض یک پره بالاتر از خرید و تعویض کل بلوک رادیاتور می‌باشد.

•   قدرت بالاتر نسبت به فولاد (رادیاتورهای پانلی) در مقابل زنگ زدگی

(شکل-2: تصویر یک رادیاتور پره‌ای)

3- رادیاتور فولادی :

فرآیند تولید رادیاتور فولادی نیاز به 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 و جـــــوش (اکسی استیلن)،

پوشش دهی بارنگ و کنترل کیفیت را شامل بوده و عمده مواد مصرفی آن را ورق فولادی تشکیل می‌دهد.

پره رادیاتورهای 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 رادیاتورهای آلومینیومی این قابلیت وجود دارد.

وزن آن برای هر متر مربع سطح حرارتی 10 کیلوگرم و هر متر مربع آن در شرایط معمولی و اختلاف دمای 60 درجه سانتی گراد حدود 440 کیلوکالری در ساعت می‌دهد.

این رادیاتورها از ورق آهن و به دو صورت صفحه‌ای و پره‌ای ساخته می‌شود.

نوع صفحه‌ای آن از دو ورق پرس شده روی هم که جالی بطور آب گرم در بین آن دو قرار دارد درست شده است و در جاهایی که جایگیری وسایل پخش حرارت ایجاد اشکال می‌کند استفاده می‌گردد.

رادیاتور پره‌ای فولادی نیز به دلیل اینکه بصورت پره‌ای ساخته شده می‌تواند سطح راحتی خوبی را در فشاری  نسبتاً کمی ایجاد نماید. این رادیاتور‌های فولادی نیز از ورق آهن به ضخامت 25/1 میلیمتر در اندازه‌های مختلفی می‌سازند معمولاً رادیاتورهای 600×200 و 500×200 و 300×200 از انواع آن می‌باشد که عدد 200 نشان دهنده عرض پره های بر حسب میلیمتر است و اعداد 600 . 500 . 300 فاصله محور پائین تا بالای رادیاتور برحسب میلیمتر می‌باشد و سطح حراریت رادیاتور فولادی 600 × 200 مساوی 31/0 متر مربع و سطح حرارتی رادیاتور 500×200 مساوی 26/0 متر مربع و سطح حرارتی رادیاتور 300×200 مساوی 0.18 متر مربع می‌باشد. اتصال پره‌های رادیاتور به همدیگر معمولاً یا از نوع جوش و یا با استفاده از دنده‌های چپ گرد و راست گرد می‌باشد.

(شکل-3: تصویر یک رادیاتور فولادی صفحه‌ای)

4- رادیاتورهای چدنی :

رادیاتورهای چدنی معمولاً نیز مانند رادیاتورهای فولادی بصورت پره‌ای ساخته می‌شوند و همانطور که معلوم است جنس آنها از چدن بصورت ریخته‌گری تولید می‌گردد و اتصال پره‌های رادیاتور چدنی توسط مغزی چپ گرد و راست گرد انجام می‌گیرد. این نوع رادیاتور به علت مقاومت در برابر زنگ زدگی و ضخامت جداره و برای محیط های مربوط از این نوع رادیاتور استفاده می‌شود. ولی در مقابل ضربه شکننده است.

خط تولید رادیاتورهای چدنی به دلیل پایین بودن راندمان حرارتی و بالا بودن وزن آنها برچیده شده و تقریبا منسوخ شده می باشد.

وزن آن برای هر متر مربع به 20 تا 30 کیلوگرم می‌رسد. ضریب انتقال حرارتی آن حدود 10 کیلو کالری بر متر مربع به ازای یک درجه اختلاف حرارت می‌باشد.

(شکل-4: تصویر یک رادیاتور چدنی)

5- رادیاتور آلومینومی :

رادیاتور آلومینیومی بصورت پره‌ای و با قطه‌ای تولید می‌گردند. پره‌های رادیاتور آلومینومی به علت داشتن پره‌های فرعی جانبی دارای سطح تماس بیشتری نسبت به رادیاتور چدنی و فولادی می‌باشد و از طرف دیگر به علت هدایت بهتر ( ضریب هدایت آلومینیوم بیشتر از چدن و آهن است)، تبادل حرارتی آن نسبت به رادیاتورهای فولادی و چدنی بیشتر است.

هر متر مربع آن در شرایط معمولی و اختلاف دمای 60 درجه سانتی گراد حدود 350 کیلوکالری در ساعت به محیط حرارت می‌دهد.

رادیاتور آلومینیومی سبک تر زیباتر و ضریب هدایت حرارتی بالاتری نسبت به فولادی دارد. ولی از لحاظ قیمت گرانتر می‌باشد. معمولا در فضاهایی که رطوبت زیاد دارد. مانند حمام‌ها بایستی حتما از رادیاتور آلومینیومی استفاده کرد.

رادیــــاتورهای آلومینیومی از فرآیند تولید متشکل از ریخته‌گری تحت فشار، لحیم کاری سخت، رنگ آمیزی  و کنترل کیفیت برخوردار بوده که شمش‌های آلومینیوم ماده اولیه اساسی تولید آنها بشمار می‌آیند. ماهیت عملیات مکانیکی فرآیند تولید و نوع مواد اولیه مورد استفاده در واحدهای تولید رادیاتور، آلودگی‌های زیست محیطی را که در بـــــرخی صنایع عامل بازدارنده و محدوده کنندهای 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 بینی های لازم جهت کنترل عوامل آلوده‌ساز و تولید محصولات کیفی برای تامین مقاصد صادرات و پوشش‌دهی هر چه بیشتر بازار مصرف در رقابت با محصولات قابل جانشینی صورت گرفته است.

(شکل-5: تصویر یک رادیاتور آلومینیومی پره‌ای ساخت شرکت ایران رادیاتور)

 انتخاب محل نصب رادیاتورها :

در فصل زمستان دائما توسط رادیاتور شوفاژ گرما به اتاق افزوده می‌شود، ولی دمای اتاق بالا نمی‌رود و این دما ثابت می‌ماند. علت این است که بخش بیشتری از گرمای تولید شده تلف می‌شود.

تلفات حرارتی از دو طریق انجام می‌گیرد. یکی تلفات حرارتی ناشی از جداره ها از قبیل سقف- کف و 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.

برای درک بهتر این موضوع به مثال زیر توجه کنید:

 فرض نمایید که در یک اتاق با دمای۲۰ درجه سانتی گراد و مقابل دیواری که ضریب هدایت حرارتی آن 0.55 w/m².K است قرار گرفته‌اید و دمای هوای بیرون نیز 12-‌‌ درجه سانتی گراد 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 ۱۷.۸ درجه سانتی گراد به دست می‌آید که با استفاده از رابطه زیر :

"دمای محسوس = دمای سطح داخلی دیوار + دمای داخلی اتاق تقسیم بر ۲ "

دمای محسوس ۱۸.۹ درجه سانتی گراد می‌شود. حال برای آن که دمای محسوس را به به ۲۰ درجه سانتی گراد سانتیگراد برسانیم باید دمای هوای اتاق را به ۲۲.۲ درجه سانتی گراد افزایش دهیم.

به اختلاف دمای بین سطح دیوار و هوای اتاق، کسری گرما یا کسری تابش گفته می‌شود.
اختلاف دمای پنجره ها با هوای اتاق معمولا بیش از این مقدار است، اگر دمای هوای بیرون (12-) درجه سانتی گراد باشد دمای سطح پنجره حدود ۹ درجه سانتی گراد 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 آن ها 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 می‌دهد که رادیاتور زیر پنجره نصب شود. اگر رادیاتور که حدود ۶۰% 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 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.

پس برای استفاده از حداکثر توان گرمایی رادیاتور باید آن را نزدیک به دیوار و زیر پنجره نصب کرد. حداقل فاصله رادیاتور از جداره های ساختمان از دیوار حداقل ۵۰ میلی متر و از کف اتاق حداقل ۱۰۰ میلی متر باید باشد. در این صورت هیچگونه افت توانی پدید نخواهد آمد .

پیشنهاد دیگری هم که در اینجا مطرح است این می‌باشد که در حد امکان پنجره‌ها 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 می‌ساند. 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 بخار آب در داخل اتاق با آن در روی شیشه آب جاری می‌شود ولی وقتیکه شیشه دوجدار باشد، سطح داخلی آن گرم شده و میعان در سطح شیشه اتاق نخواهد افتاد.

البته 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 ۱۵% برسد.