Почему радиаторы водяного отопления располагают внизу под окнами: влияние конвекции воздуха
Радиаторы в системах водяного отопления традиционно размещают в нижней части помещений, чаще всего прямо под окнами. Такому расположению есть несколько причин.
Конвекция воздуха
Основная причина - особенности конвекции, то есть движения нагретых воздушных масс. Горячий воздух, нагреваясь от батареи, становится легче и поднимается вверх. Холодный воздух опускается вниз. Если поставить радиатор посередине комнаты, теплые потоки будут растекаться во все стороны беспорядочно. А вот под окном батарея сразу начинает прогревать поступающие холодные массы, меняя направление их движения. Горячий воздух как бы вытесняет холодный, не давая ему проникнуть вглубь помещения.
Благодаря этому в комнате выравнивается температура. Если бы радиатора под окном не было, разница температур могла бы достигать нескольких градусов - теплее возле внутренних стен и прохладнее возле наружных. А конвекционные потоки от напольной батареи сводят эту разницу к минимуму.
Борьба с остыванием поверхности окна
Еще одна важная задача радиаторов отопления - противодействовать охлаждению внутренней поверхности остекления. Как известно, стекло обладает довольно высокой теплопроводностью. Зимой через окна уходит до 25-30% всего тепла из помещения. Поэтому поверхность окна значительно холоднее остальных внутренних поверхностей в комнате.
А холодное окно, в свою очередь, остужает прилегающий к нему воздух, который опускается внизу, создавая эффект прохладной зоны у подоконника. В итоге человек, сидящий рядом на стуле или лежащий на кровати, ощущает сильный дискомфорт от перепадов температур.
Радиатор отопления под окном нейтрализует это воздействие. Он нагревает поступающие к подоконнику потоки воздуха и тем самым препятствует образованию холодных зон вблизи остекления.
Как работает конвекция воздуха? Физика процесса
Чтобы лучше разобраться, почему радиаторы водяного отопления располагают внизу под окнами, давайте более подробно рассмотрим суть конвекции.
Конвекция представляет собой перенос тепловой энергии в жидкостях и газах за счет их перемещения. При нагревании вещество расширяется, становится менее плотным и всплывает вверх в окружающей среде. А на его место опускаются более холодные и, соответственно, более тяжелые массы.
Такой обмен местами теплого и холодного вещества и называется конвекцией. С точки зрения физики, это один из основных механизмов переноса тепла в газах и жидкостях.
Конвекция наблюдается как в масштабах планеты - в атмосфере и океане, так и в локальных системах, например в системе отопления дома или квартиры.
Рассмотрим более подробно разные аспекты этого процесса применительно к радиаторам отопления в квартирах и частных домах.
Причины конвекции
Перемещение нагретых и охлажденных масс воздуха или воды происходит под действием двух основных факторов:
- Разница в плотности разогретого и холодного вещества
- Сила тяжести
Горячий воздух или вода имеют меньшую плотность и легче холодных. Поэтому в поле земного тяготения они всплывают наверх, а более тяжелые холодные массы опускаются.
Виды конвекции
В зависимости от источника нагрева, выделяют два основных вида конвекции:
- Естественная (свободная) конвекция - когда движение вызвано разницей температур самого вещества
- Принудительная конвекция - когда движение происходит под действием внешних источников, например вентилятора или насоса
В системах водяного отопления с естественной циркуляцией теплоносителя преобладает свободная конвекция. А вот в системах с принудительной циркуляцией насосы создают дополнительное движение воды в контурах.
Что касается конвекции воздуха в помещениях с радиаторами отопления, это всегда свободная естественная конвекция, обусловленная нагревом воздуха от горячей поверхности батарей.
Вывод теплого воздуха из прохладной зоны
почему радиаторы водяного отопления располагают внизу под окнами
Еще одна важная функция радиаторов отопления под окнами - вывод теплого воздуха из нижней холодной зоны, которая неизбежно возникает из-за остывания поверхности остекления.
Дело в том, что стекло окна и так называемые "мостики холода" в оконных конструкциях имеют более высокую теплопроводность, чем другие ограждающие поверхности в помещении. Поэтому через окна, даже современные с двухкамерными стеклопакетами, происходит повышенный отток тепла наружу.
| Материал стены | Коэффициент теплопроводности, Вт/(м2*К) |
| Кирпичная кладка | 0,7 |
| Газобетон | 0,19 |
| Дерево (вдоль волокон) | 0,14 |
| Оконное стекло | 0,78 |
Как видно из таблицы, теплопроводность оконного стекла почти в 4 раза выше, чем у кирпича и более чем в 5 раз выше, чем у дерева или газобетона. Поэтому через окна уходит до 30% всей тепловой энергии здания. А внутренняя поверхность остекления заметно охлаждается, что мы можем легко проверить на ощупь.
Это охлаждение вызывает опускание прилегающего к стеклу воздуха вниз. Там, у подоконника, образуется зона с более низкой температурой. И если там стоит радиатор отопления, он начинает активно прогревать эти массы холодного воздуха, заставляя их снова подниматься вверх.
Без радиатора зона холодного воздуха у пола могла бы достигать ощутимых размеров. А с батареей отопления холод просто не успеет скопиться внизу, поскольку постоянно "вытесняется" теплым воздухом от прибора отопления.
Предотвращение конденсата на окнах
Расположение батарей центрального отопления под подоконниками также позволяет бороться с образованием конденсата и наледи на оконных стеклах.
Как уже отмечалось выше, внутренняя поверхность остекления зимой значительно холоднее окружающего воздуха в комнате. А если этот воздух достаточно влажный, то на холодном стекле происходит конденсация водяного пара с образованием мельчайших капелек - так называемого конденсата.
При низких температурах за окном влага на поверхности окна может замерзать, образуя некрасивую наледь или иней, которые снижают проникновение света. Кроме того, в замерзшей влаге могут развиваться колонии плесневых грибов.
Установка радиатора отопления непосредственно под подоконником решает эту проблему. Батарея дополнительно прогревает как само стекло, так и прилегающий к нему воздух. Это позволяет избежать опускания температуры ниже точки росы и уменьшает вероятность образования конденсата или наледи на окне.
Экономия полезной площади
Почему радиаторы водяного отопления располагают внизу под окнами? Еще один плюс размещения батарей отопления под окнами с точки зрения эргономики - это экономия полезной площади жилых помещений.
Ведь подоконники, как правило, все равно не используются для размещения мебели или обустройства рабочих мест. Их высота и ширина не позволяют эффективно задействовать это пространство. Поэтому размещение там радиатора отопления не создает дополнительных неудобств.
А вот на стенах свободное пространство зачастую ограничено. И установка там батарей, которые имеют немалые размеры и занимают часть площади от пола до потолка, часто бывает затруднительна. Поэтому с точки зрения планировки квартиры или комнаты размещение отопительных приборов под окнами является более предпочтительным и удобным вариантом.