Характеристики биметаллических радиаторов отопления: Технические характеристики биметаллических радиаторов отопления дома

Технические характеристики биметаллических радиаторов отопления, размеры, особенности конструкции

В силу особенностей эксплуатации централизованных сетей теплоснабжения отопительные батареи должны длительное время контактировать с грязным и химически активным теплоносителем, а также иметь высокий порог рабочего давления. Предложим вашему вниманию технические характеристики биметаллических радиаторов разного типа, которые относятся к подобным  приборам.

Конструкции и виды биметаллических батарей

Как правило, данные отопительные устройства изготавливают в виде небольших идентичных частей – секций, оттого батареи имеют дополнительное название — секционные. Каждая секция представляет собой цельнометаллический каркас из труб, надежно соединенных методом сварки. Стенки металлических труб каркаса имеют толщину в несколько миллиметров, что делает изделие устойчивым к перепадам давления в сети и гидроударам. Устройство таких радиаторов можно увидеть на схеме, где изделие показано в разрезе.

Готовый каркас методом промышленного литья покрывается слоем алюминиевого сплава с высокой характеристикой теплоотдачи. За счет этого образуется сложная ребристая конструкция, призванная интенсивно передавать тепловую энергию воздушной среде помещения. Так работает конвективная составляющая теплового потока, а есть еще лучистая, что реализуется выделением теплоты от нагретых поверхностей радиатора. Цель, которую преследует такое непростое устройство прибора, заключается в том, чтобы полностью исключить контакт теплоносителя с алюминиевым сплавом и уберечь его от растрескивания вследствие гидроударов.

По особенностям конструкции биметаллические радиаторы можно разделить на такие виды:

• псевдобиметаллические;
• приборы со стальным каркасом из труб;
• батареи с каркасом из нержавеющей стали.

В отличие от вышеописанной конструкции в псевдобиметаллических нагревателях стальные трубки установлены только в вертикальный канал, в горизонтальных протоках теплоноситель свободно соприкасается с алюминием. Благодаря этому стоимость изделия удалось уменьшить ориентировочно на 30%. И наоборот, настолько же дороже практически вечный радиатор с трубками из нержавеющей стали. По долговечности с подобным нагревателем может соперничать лишь чугунная батарея.

Сравнение характеристик ведущих производителей

Биметаллические батареи предлагаются многими производителями как российскими, так и зарубежными. Приводить здесь характеристики изделий всех брендов нет смысла, тем более что они во многом схожи. Например, межосевые размеры биметаллических радиаторов лежат в пределах от 200 до 800 мм, самые «ходовые» из них – 350 и 500 мм. Полная высота таких изделий составляет ориентировочно 420 и 580 мм соответственно. Глубина и ширина каждой секции изготавливается в диапазоне от 80 х 80 мм до 100 х 85 мм.

Существуют приборы отопления с межосевым расстоянием 200 и 800 мм, первые предназначены для монтажа под низким подоконником или витражом и часто имеет напольное крепление и нижнее подключение. Типоразмер 800 мм хорошо смотрится возле глухих стен.

Эксплуатационные характеристики радиаторов отопления рассмотрим на примере ведущих итальянских и российских брендов: GLOBAL, RADENA и RIFAR. Все данные сведем в таблицу.

Проведя экспресс-анализ приведенных характеристик, можно сказать, что в итальянских продуктах сделан максимальный упор на надежность и долговечность изделий, пусть даже в ущерб располагаемой тепловой мощности. Это видно по увеличенному весу и высокому порогу рабочего давления батарей. Хотя увеличение веса незначительно в плане усложнения монтажа радиаторов. В то же время российский производитель RIFAR отдельно предлагает модель MONOLIT, функционирующую при рабочем давлении до 100 Бар. Такой показатель достигнут за счет монолитной конструкции, где секции биметаллической батареи неотделимы друг от друга и резьбовые соединения отсутствуют.

Заключение

Поскольку стоимость биметаллических отопительных приборов достаточно высока, рекомендуется при покупке внимательно изучать их технические характеристики и при этом консультироваться со специалистами. Следует помнить о стремлении некоторых производителей завышать рабочие параметры своих детищ.

Технические характеристики, плюсы и минусы биметаллических радиаторов отопления

Содержание

1. Разновидности и конструктивные особенности
2. Параметры
3. Давление
4. Теплоотдача
5. Размеры
6. Температура
7. Сложность монтажа и долговечность
8. Преимущества по сравнению с другими видами
9. Недостатки

В свое время выбор батарей был не просто ограничен – он отсутствовал. Производились только чугунные, за неимением альтернативы считавшиеся самыми надежными и красивыми (особенно если покрасить их в нестандартный цвет). С появлением стальных радиаторов выяснилось – есть и более прочные модели.

Выпуск алюминиевых стал еще одним откровением – батареи могут быть легкими и эстетически привлекательными. Изобретение же двухкомпонентных отопительных приборов доказало, что все достоинства можно скомпоновать в единое целое.

Разновидности и конструктивные особенности

По конструкции биметаллические радиаторы – это стальной трубопровод в алюминиевой оболочке (оребрении). Именно в этой «сдвоенности» и кроется их главное преимущество.

Совмещение присущей стали прочности и инертности к химическим реагентам с повышенной номинальной мощностью алюминия дало в результате легкие, эстетичные, долговечные, быстро прогревающие воздух приборы.

Различают два типа радиаторов из биметалла:

• Секционные (колончатые) – состоящие из отдельных элементов, что одновременно является и преимуществом, и недостатком. Удобны они тем, что есть возможность самостоятельно решать, какой длины будет батарея, варьируя количество секций. Но именно из-за наличия стыковочных соединений между секциями они становятся менее устойчивыми к коррозийным процессам.
• Монолитные – более прочные сплошные батареи. Отсутствие стыков не только повышает их коррозийноустойчивость, но и позволяет выдерживать гидроудары с перепадами давления до 100 атмосфер. Правда, они дороже и встречаются реже, но для нестабильной отопительной системы – идеальный вариант.

По технологии изготовления кроме полноценных, полностью изготовленных на стальной основе радиаторов, есть еще и так называемые псевдо- или полубиметаллические модели. Их всего лишь усиливают выполненными из стали трубками, расположенными в вертикальных каналах.

[attention type=yellow]Псевдометаллические батареи легче, дешевле, но не отличаются длительным сроком использования, надежностью и прочностью настоящего биметалла.
[/attention]

Параметры

Выбирать биметаллические радиаторы отопления следует по техническим хараткеристикам, о которых мы подробно расскажем в этом подразделе.

Давление

В среднем биметаллическое оборудование способно выдержать до 35 — 40, а отдельные образцы, в частности, монолитные модели – до 100 атмосфер.

Для систем отопления в частных домах достаточно и низких показателей в 16 — 20 атмосфер. Для централизованных оптимальны более высокие значения, так как есть риск перепадов давления.

Теплоотдача

Коэффициент теплоотдачи двухкомпонентных радиаторов увеличивается за счет завихренного потока воздуха, создающегося благодаря продуманной конструкции формы ребер. А точно рассчитанный шаг создает хорошую воздушную тягу. В характеристиках секционных радиаторов по умолчанию указывается мощность одной секции.

Чтобы рассчитать суммарный тепловой поток, этот показатель умножают на предполагаемое количество секций. Стандартный биметаллический прибор способен обеспечить номинальную мощность до 195 Вт.

Размеры

Основная часть изделий имеет стандартные габариты. Самые популярные с межосевым расстоянием 500 и 350 мм. Общая высота рассчитывается по формуле «межосевое расстояние плюс восемьдесят».

Поскольку межосевое расстояние эквивалентно лишь отрезку между центрами коллекторов, то к нему прибавляют высоту остальных элементов, равняющуюся 80 мм.

[attention type=green]Некоторые производители выпускают радиаторы с нестандартными значениями – 200 (российский Rifar, английский Bilux, итальянская Sira), 800 мм (Sira).
[/attention]

Температура

При маленьких объемах теплоносителя (150 — 380 мл на секцию) оборудование из биметалла разогревается буквально за несколько минут и способно выдерживать температуру теплоносителя до 130°.

Сложность монтажа и долговечность

Установка максимально проста. Не требуется никакого спецоборудования или профессиональных знаний. Все необходимые детали входят в комплектацию.

Большинство производителей скромно заявляют рабочий срок биметаллических батарей в 10 — 15 лет, но в действительности при грамотной эксплуатации они способны прослужить до 20 — 25 лет, а то и дольше.

Преимущества по сравнению с другими видами

При объективном рассмотрении выясняется, что оборудование из биметалла имеет немало плюсов при минимальном количестве минусов.

• Высокая мощность. По сравнению с чугунными или стальными теплоотдача биметаллических батарей выше минимум втрое.
• Малый вес. Легче биметалла только алюминий.
• Отсутствие внутренних отложений. Гладкие стальные стенки не задерживают ил и другой мусор, чем не могут похвастать чугунные радиаторы.
• Прочность. Модели из чугуна и чистого алюминия не способны выдержать гидроудары такой силы, на какую рассчитан стальной сердечник биметаллических приборов.
• Долговечность. Инертность к химическим веществам и качеству теплоносителя увеличивает срок службы биметалла. Алюминий таких свойств не имеет.
• Коррозийноустойчивость. С этим показателем не могут сравниться ни чугун, ни алюминий.
• Малый объем теплоносителя. В радиаторах из других металлов воды циркулирует раз в десять больше, значит, и нагреваются они намного медленнее.

Из технологических недостатков, если не брать в расчет относительно высокую стоимость, можно выделить только два:

• Если сравнивать биметаллические радиаторы с алюминиевыми по номинальной мощности, то у вторых коэффициент теплоотдачи выше. Поэтому в тех случаях, когда главный критерий выбора – суммарный тепловой поток, алюминиевые будут лучшим вариантом.
• По сравнению с чугунными биметаллические батареи не так долго сохраняют тепло, остывая немного быстрее.

[attention type=green]Из представленных в продаже биметаллические изделия обладают самыми оптимальными характеристиками как для индивидуальных, так и для централизованных отопительных систем. Они вобрали в себя лучшее, что есть в батареях из других видов металла.
[/attention]

Малочисленные проблемы, способные возникнуть в процессе эксплуатации, чаще связаны с ошибками в монтаже или с производственным браком. Чтобы избежать неприятностей, не стоит приобретать продукцию от неизвестных производителей, даже по самым привлекательным ценам.

Как вам данная статья?

технические характеристики, габариты, вес, установка биметаллических радиаторов отопления

Какими должны быть размеры радиаторов

Выбор размеров отопительных приборов не основывается на эстетических соображениях. Здесь главную роль играет теплопередача. Особенно это актуально, если выбирается модель для установки под окном. Выбирать модель нужно так, чтобы она соответствовала сразу нескольким требованиям:

Только при таких условиях теплоотдача выбранного вами отопительного прибора будет нормальной: он будет выдавать заявленное производителем количество ватт.

Терминология

Часто в описаниях и спецификациях встречается понятие «межосевое расстояние». Иногда встречается термин «межниппельный» и «межцентровой» или присоединительные размеры. Это разные названия одного и того же размера. Определяется как расстояние между центрами входных отверстий секции или радиатора.

В технических характеристиках радиаторов часто встречается такое понятие, как межосевое расстояние

Этот параметр важен, если подающие трубы в хорошем состоянии и нет необходимости их менять. В этом случае, чтобы не переваривать вкладыш, можно выбрать модель с таким же межосевым расстоянием, как у старых радиаторов.

Габаритные размеры самой секции или радиатора описываются следующими параметрами:

• монтажная высота;
• глубина;
• ширина.

Если радиатор имеет секционную конструкцию, то глубина и ширина относятся к размерам секции. Причем глубина радиатора будет одинакова, а ширина батареи зависит от необходимого количества секций (на прокладки, подходящие для герметичности стыков, нужно добавить еще около 1 см).

Наименования радиаторов часто содержат цифры: РАП-350, Магика 400, Рококо 790 или РАП-500. Цифры представляют собой межосевое расстояние, указанное в миллиметрах. Это облегчает навигацию как покупателю, так и продавцу. Дело в том, что при одинаковом межосевом расстоянии монтажная высота может существенно отличаться. Поэтому спецификация устанавливается на наиболее точное значение.

Пример технических характеристик. Это модель Revolution Bimetall

Параметры радиатора, которые необходимо учитывать, включают объем воды в секции. Для квартир, подключенных к централизованному отоплению, эта характеристика ни на что не влияет, но для индивидуальных систем важна: когда необходимо рассчитать объем системы (для определения производительности котла или характеристик насоса).

И самый главный, пожалуй, параметр — тепловая мощность. Следует отметить, что наивысшая мощность не всегда необходима. Все чаще в квартирах и домах с хорошей теплоизоляцией требуются отопительные приборы средней мощности, а не огромной.

При подборе тепловой мощности одной секции необходимо помнить, что радиатор под окном должен перекрывать не менее 75% ширины оконного проема. Тогда в комнате будет тепло, не будет холодных зон и стекло не будет «потеть». Поэтому лучше взять 10 менее мощных секций, чем 6 штук с высокой теплоотдачей.

Такой радиатор может дать необходимую мощность, но в помещении будут явно холодная и теплая зоны.

Стандартная ширина окна 1100-1200 мм. Соответственно 75% это 825-900 мм. Именно такой длины или больше должна быть ваша батарея. Забегая немного вперед, скажем, что средняя ширина одной секции алюминиевого радиатора составляет 80 мм, значит, вам понадобится 10-12 секций.

Типы радиаторов

В советское время все батареи были внешне одинаковыми, представляя собой меха от гармошки. Современные радиаторы, в том числе и биметаллические, выпускаются разных типов. Монолитные образцы образуют секцию, целиком собранную из стальных труб, неразборных. Габариты такого нагревательного устройства менять нельзя: уменьшать или увеличивать количество патрубков. Если правильно рассчитать тепловую мощность батареи для конкретного помещения, то более надежного отопительного прибора не найти. Такие батареи выдержат давление до ста атмосфер. Это самые дорогие биметаллические нагреватели на рынке.

Разборные (секционные) модели позволяют определить параметры секции радиатора, необходимые для конкретного помещения. Чтобы обеспечить в квартире настоящее тепло, перед покупкой прибора необходимо предварительно определить, какой должна быть его мощность с учетом любых теплопотерь. Мощность нагревателя напрямую зависит от его размеров. Чем меньше мощность, тем экономичнее работает отопительный прибор.

Стандартная высота

Под стандартной высотой подразумевается межосевое расстояние 500 мм. Именно такими присоединительными размерами обладала известная чугунная «гармошка» советских времен. А так как они имеют большой срок службы, то эти батареи до сих пор находятся в тепловых сетях. Только сейчас их заменяют новыми. Причем переделывать систему часто не хотят, поэтому ищут отопительные приборы такого же размера. Что хорошо: они есть почти в каждой группе.

Чугун

Сегодня из чугуна делают не только «гармошку», хотя она существует и пользуется популярностью. Также есть радиаторы в стиле ретро с межосевым расстоянием 500 мм, выполненные в современном стиле:

Алюминий

Размеры алюминиевых радиаторов более стандартизированы. Здесь можно говорить даже о средних значениях. При межосевом расстоянии 500 мм средняя высота сечения составляет 570-585 мм. Почти стандартная ширина 80 мм. Есть варианты в глубину. Есть практически плоские: радиаторы «Тепловые» российского производства имеют глубину всего 52 мм. Это самые плоские алюминиевые батареи. Для всех остальных она составляет 80-100 мм.

Биметаллический

Здесь ситуация еще более стандартна. Плоских радиаторов в этой категории не было. В среднем размеры следующие: ширина 80-87 мм, глубина 80-95 мм, высота 565-575 мм.

Самый нижний радиатор у Global Gl-200/80/D имеет высоту 200 мм

Стальной

Стальные панельные радиаторы редко выпускаются с межосевым расстоянием 500 мм. Но все же есть некоторые. Например, кампания Kermi специально для замены сделала следующие присоединительные размеры: они есть в линейке Plan-K и Profil-K. В российском есть и радиаторы стандартного размера: модель РСВ-1.

Трубчатые радиаторы радуют обилием моделей и размеров. Здесь достаточно легко найти необходимые размеры. У русских]КЗТО[/anchor] есть, у европейцев есть. В этой категории работают больше с общей высотой – монтажные, так как многие предпочитают нижнее подключение.

Высокие и узкие

Высокие радиаторы даже в обычном исполнении смотрятся необычно. А если покрасить в нестандартный цвет, придать необычную форму, скомбинировать с зеркалом или полкой, то получается, в общем-то, больше дизайнерская вещь, чем банальный отопительный прибор.

Сразу разочаруем любителей чугуна: самый высокий чугунный радиатор находится в районе метра. Мы не встречались выше. То же самое можно сказать и о биметаллических – они не могут быть выше метра. И вообще все что есть в биметалле 760-860 мм или около того.

Одной из самых привлекательных моделей является вертикальный трубчатый радиатор Arbonia Entreetherm

Стальные панельные батареи в стандартной комплектации имеют высоту до 900 мм. Но есть и специальные модели, которые могут достигать двух метров и более. Например, у Kermi есть две модели Verteo Plan и Verteo Profil — максимум они могут быть до 2,2 м. Есть у Purmo и великаны: Kos V, Faros V, Tinos V, Narbonne V и VT, Paros V. Они отличаются типом лицевой панели (гладкая или профилированная) и глубиной. Но все они имеют только нижнее подключение.

Стальные трубчатые радиаторы высотой до 3000 мм. Более того, при необходимости некоторые производители могут сделать выше. Высокие модели есть у любого производителя: все, кто присутствует на рынке, предлагают такие нестандартные варианты «под заказ». Здесь мы перечислим только самые интересные с точки зрения дизайна: Entreetherm, Planterm от Arbonia, серия Dekor от Kermi, Harmony от российского КЗТО, Charleston от Zender.

В других типах нет высоких радиаторов. Выбор и так, надо сказать, немалый. Я бы не растерялся.

Выбор биметаллического радиатора

После принятия решения о замене чугунного радиатора на биметаллический образец или приобретении нового аналогичного устройства необходимо ориентироваться на конкретную модель. Для окончательного выбора необходимо:

1. Остановиться у какого-нибудь радиатора;
2. Изучение рынка материалов для изготовления радиаторов;
3. Определить КПД для анализа таких параметров, как пропускная способность и теплоотдача биметаллических радиаторов отопления, расчет которых необходимо проводить отдельно;
4. Для измерения веса устройства, что позволит достаточно легко понять, из какого материала оно сделано. Например, биметаллические радиаторы внешне похожи на алюминиевые, но имеют разницу в весе 55%.

Радиаторы биметаллические могут быть изготовлены:

Технические характеристики радиаторов чугунных

• С применением цельной стали, крепится к каркасу радиатора по всем техническим требованиям;
• Использование стальных листов не по всей поверхности приборов, а в местах расположения нагревательных трубок.

В первом случае биметаллические радиаторы отопления высотой 800 более защищены от коррозии. При использовании стальных листов необходима более точная и скрупулезная сборка, чтобы избежать смещения пластин, и, как следствие, снижения КПД.

У биметаллических радиаторов есть особенность — после нагрева металла и его расширения возникают определенные шумы и звуки циркуляции горячей воды.

Также полезно знать, что лучше выбрать — алюминиевые или биметаллические радиаторы, об их достоинствах и недостатках.

Низкие радиаторы

Все радиаторы, межосевое расстояние которых менее 400 мм, можно считать низкими. И здесь предлагают множество различных моделей.

Стальные панельные радиаторы очень низкие

В чугунной группе минимальное межосевое расстояние для модели BOLTON 220 с высотой установки 330 м немного больше, чем у Hellas 270 от Viadrus: она имеет высоту установки 340 мм. Все остальные выше — с межосевым расстоянием 300-350 мм или около того.

Среди алюминиевых радиаторов самые маленькие у ]Sira[/anchor], их установочная высота 245 мм, а межцентровая высота 200 мм. Это модели Alux и Rovall глубиной 80 мм и 100 мм. Схожие габариты имеют модели еще одного известного ]Global[/anchor] (Глобал) — модель Gl-200/80/D и российского «Рифара» — «База 200» и «Форза 200».

У всех производителей алюминиевые батареи немного больше (с межцентровым расстоянием 300 мм и более). Существует широкий выбор.

Те же Рифар и Сира имеют биметаллические низкие радиаторы: высота 245 мм и 264 мм соответственно. Но чаще всего модели имеют присоединительные размеры 350 мм. Они есть у любого производителя. Такое расстояние, по сути, тоже можно отнести к эталону — оно есть у всех.

В группе стальных радиаторов выбор еще больше. Самые маленькие панельные панели выпускает Purmo — Purmo Planora и Ramo Compact — их межосевое расстояние составляет 150 мм, а высота — 200 мм.

Для всех других производителей высота начинается от 300 мм. При этом длина может быть до 3 метров (шаг ее изменения 100 мм).

Напольные радиаторы самые низкие из возможных

Трубчатые радиаторы тоже очень маленькие: от размеров Delta Laserline 150 мм (производство Purmo). У Arbonia высота всех моделей трубчатых радиаторов начинается от 180 мм, у Zehnder от 190 мм (модель Charleston), у российского КЗТО от 300 мм.

Радиаторы бывают низкие медные и медно-алюминиевые. Выпускаются в основном небольших габаритов — мощность у них большая, да и цена немаленькая. Самые низкие модели: украинская «Термия» — высота от 200 м, польская Регулус-система — все модели высотой от 215 мм; Российский «ИзоТерм» — от 215 мм; Китайский Марс (разборного типа) высотой 385 мм.

А самыми низкими можно считать встроенные в пол конвекторы. Они вообще не выступают над уровнем пола, а ставятся для обогрева сплошного остекления, либо встраиваются в подоконники панорамных окон. Бывают они разной мощности и назначения, их можно использовать как дополнительный или основной обогрев.

Плоские радиаторы

В некоторых случаях играет роль не высота, а глубина радиаторов: нужны плоские батареи. Тут выбор не очень большой.

Радиаторы алюминиевые малой глубины производства Златоуст Термал. Их модели РАП 500 и РАП 300 имеют глубину 52 мм, при этом тепловая мощность приличная – 161 Вт и 105 Вт.

Панельные радиаторы можно считать плоскими: в зависимости от количества нагревательных панелей они имеют глубину 60 мм. мм. Также толщина небольшая.

Небольшая глубина бывает у трубчатых стальных радиаторов: двухтрубные радиаторы изготавливаются толщиной от 50 мм, трехтрубные от 100 мм до 110 мм, все остальные уже солиднее — от 135 мм и более.

Стальной трубчатый радиатор может иметь от двух до шести столбов труб

Ни биметалл, ни тем более чугун не бывают плоскими. Но есть очень хороший и совершенный вид обогрева квартиры – теплый плинтус. При такой системе отопительные приборы располагаются вдоль пола по периметру. При этом их размеры составляют около 30 мм в глубину и 100-120 мм в высоту.

Технические характеристики биметаллических обогревателей

Современные отопительные приборы отличаются легкостью, высоким качеством и отличной проводимостью тепловой энергии; их установка достаточно проста. Поверхность обогревателей металлическая, легко впитывает тепло и отдает его пространству помещения, быстро нагревая его. Температура поверхности всегда выше температуры воздуха.

Технические характеристики биметаллических батарей некоторых производителей

Современные биметаллические радиаторы отопления, характеристики которых вам понравятся, эстетичны с точки зрения внешнего дизайна, легко вписываются в интерьер. Размеры биметаллических радиаторов отопления разные, что облегчает их выбор. Их безопасность повышена благодаря барьерам. Высокому качеству радиаторов должны соответствовать следующие характеристики:

• Высокая прочность;
• Поддерживающие давление свыше 25-30 атмосфер;
• Выдерживает напор горячей воды.

Этим характеристикам соответствуют биметаллические радиаторы, при этом они имеют приятный внешний вид.

К другим важным показателям биметаллических радиаторов относятся следующие:

• Длительный срок эксплуатации;
• Повсеместная передача тепла биметаллическими радиаторами отопления во все части помещения;
• Устойчивость к механическим повреждениям;
• Эстетичный внешний вид.

Биметаллические радиаторы пригодны и эффективны даже в помещениях с повышенной влажностью. Они не подвержены коррозионным повреждениям. Этому способствует изготовление верхней поверхности радиатора из листовой стали. Благодаря небольшому размеру каналов внутри радиаторов горячая вода быстрее подается от системы центрального отопления или бойлеров. Биметаллические радиаторы отопления высотой 300 мм стоят дороже, но надежность и долговечность эксплуатации того стоят. Кроме того, в первые же годы, благодаря их экономичности, эти затраты полностью окупаются.

Радиатор отопления в ванной

Системы терморегулирования | SBIR.gov

Ведущий центр: GSFC         

Участвующие центры: JPL, JSC, LaRC, MSFC         

Название области применения: Покрытия для защиты от пыли Lunar Regolith для тепловых радиаторов и экстремальных условий

 

Описание области применения:

Тепловые покрытия являются неотъемлемой частью космической миссии и необходимы для обеспечения живучести космического корабля и прибора. Покрытия поверхности радиатора с желаемой излучательной и поглощающей способностью обеспечивают пассивное средство для контроля температуры прибора. Использование устройств с переменным коэффициентом излучения дополнительно позволяет активно контролировать температуру прибора при изменении теплоотдачи от прибора или тепловой среды радиатора. С новой инициативой НАСА по возвращению на Луну необходима новая технология покрытия, которая будет поддерживать чистоту и гигиеничность поверхностей. Крайне желательны новые составы покрытий, обладающие прочными, противозагрязняющими и самоочищающимися свойствами, которые препятствуют накоплению пыли, грязи и посторонних материалов. Эти покрытия могут иметь низкое поглощение и высокое излучение в инфракрасном (ИК) диапазоне или быть прозрачными для использования в существующих системах термических покрытий. Целью этой технологии является сохранение оптимальной долговременной работоспособности компонентов и систем космических аппаратов и жилых помещений.

Кроме того, желательны покрытия, которые могут выжить и работать в экстремальных условиях (криогенных или высоких температурах).

Ожидаемый TRL или диапазон TRL по завершении проекта: от 2 до 5

 

Таксономия первичной технологии:

Уровень 1: Системы терморегулирования TX 14
Уровень 2: TX 14.3 Компоненты и системы тепловой защиты

Желаемые результаты Фазы I и Фазы II:

• Анализ
• Прототип
• Оборудование
  

Желаемые результаты Описание:

Результаты этапа I:

• Успешная разработка составов покрытий, обеспечивающих желаемое снижение пылеобразования.
• Результат купона.
• Образцы оборудования для дальнейшего тестирования на объектах НАСА.
• Заключительный отчет.

 

Результаты этапа II:

• Результаты испытаний характеристик производительности.
• Результаты испытаний составов покрытий на стабильность и их механическую стойкость в условиях искусственного космического и лунного климата.
• Тестовый талон.
• Заключительный отчет.

 

Современное состояние и критические зазоры:

Существует ограниченное количество вариантов долговечных, стабильных терморегулирующих покрытий, которые осыпают пыль в условиях зарядки. Современные напыляемые радиационно-стойкие покрытия способны наносить покрытия на сложные, неровные поверхности, но они пористые и будут забиваться пылью и твердыми частицами. Другие поверхностные пленки, как правило, менее оптически стабильны и могут заряжаться в плазменной среде, тем самым притягивая к своей поверхности лунный реголит. Зеркала имеют ограничения, связанные с необходимостью плоских поверхностей, и не являются конформными по своей природе. В настоящее время не существует единой поверхности термоконтроля, обеспечивающей стабильность, долговечность и отвечающей требованиям к оптическим свойствам в течение продолжительного времени в космосе и на Луне.

Релевантность / Научная прослеживаемость:

Многие миссии Управления научных миссий (SMD) получат большую пользу от этой технологии теплового покрытия для уменьшения пыли: любой проект, связанный с Луной, и проекты, связанные с роботизированными научными вездеходами и посадочными модулями.

Каталожные номера:

1. Каталожные номера пылезащитных покрытий, таких как лотосовые тепловые покрытия: https://ntrs.nasa.gov/search.jsp?R=20150020486
2. Ссылки на покрытия для экстремальных условий: https://vfm.jpl.nasa.gov/files/EE-Report_FINAL.pdf
3. Ссылки в подтеме Z13.01 «Поверхности с активным и пассивным подавлением пыли».
   

Область применения: Тепловые насосы для высокотемпературных сред стока

 

Описание области применения:

Эксплуатация в экстремальных условиях, когда температура окружающей среды превышает предельные возможности охлаждения оборудования космического корабля. ожидается. Роботизированные научные вездеходы, работающие на лунной поверхности в течение суток, сталкиваются с экстремальными температурными условиями. Посадочные модули с четким обзором неба часто могут добиться достаточного отвода тепла с помощью зенита или, если достаточно далеко от экватора, радиатора, направленного против Солнца.

Однако научные марсоходы должны учитывать случайную ориентацию по отношению к поверхности и Солнцу. Особенности рельефа местности могут привести к тому, что температура горячей среды превысит эксплуатационные пределы, даже с экранированными и шарнирными радиаторными узлами. Деградация лунной пылью термооптических свойств радиатора также может существенно повлиять на эффективную температуру поглотителя. Во время лунной ночи пути отвода тепла должны быть отключены, чтобы предотвратить чрезмерную массу батареи, или должны быть правильно проложены для рекуперации отработанного тепла ядерных реакторов.

Научные нужды могут привести к тому, что марсоходы отправятся в экстремальные местности, где устойчивый отвод тепла иначе невозможен. Парадигма роев или нескольких марсоходов меньшего размера, обеспечиваемая возможностями коммерческих посадочных модулей, должна будет использовать стандартные конструкции автобусов марсоходов, чтобы обеспечить гибкость. Тепловой насос обеспечивает общую расширяемость для теплового контроля над лунными сутками. Активные системы охлаждения или тепловые насосы обычно используются на космических кораблях. Используемые устройства включают механические криокуллеры и термоэлектрические охладители. Для более высоких нагрузок были запущены системы сжатия пара, а совсем недавно в рамках программы NASA Game Change для криокулеров с высокой нагрузкой и высокотемпературным подъемом разрабатываются охладители с обратным турбоциклом Брайтона. Однако существуют технологические пробелы для тепловых насосов среднего класса, которые подходят для небольших научных марсоходов, где внутреннее тепловыделение может варьироваться от 20 до 100 Вт9.0005

Ожидаемый TRL или диапазон TRL по завершении проекта: от 2 до 5

 

Таксономия первичной технологии:
Уровень 1: Системы терморегулирования TX 14
Уровень 2: TX 14.X Другие системы терморегулирования

 

Желаемые результаты Фазы I и Фазы II:

• Исследования
• Анализ
• Прототип

 

Описание желаемых результатов:

• Эскизный проект (Этап I).
• Физический анализ или модель (этап I).
• Оборудование для проверки концепции (фаза I).
• Аппаратное обеспечение для подтверждения концепции протестировано на смоделированные нагрузки в предлагаемых средах (этап II).
• Заключительный отчет (этап I, этап II).

 

Современное состояние и критические пробелы:

В частности, необходимы системы тепловых насосов со следующим:

• Подъем температуры от холодной стороны при <50 °C до температуры окружающей среды до 75 °C (подъем температуры 50 °C или коэффициент отвода тепла 230 Вт/м ² ), с системным коэффициентом производительности >2,5.
• Устойчивость к отключению питания в течение лунной ночи и надежному перезапуску в течение дня в течение нескольких суток.
• Минимальные внешние вибрации, если таковые имеются, для совместимости с научными приборами.

Желательны новые системы тепловых насосов. Также приветствуется внесение улучшений в современные системы.

Релевантность / Научная прослеживаемость:

Лунная инициатива НАСА и Отдел планетарных исследований составляют основную клиентскую базу этой технологии. Миссии, которые непосредственно обращаются к Десятилетнему исследованию планетарной науки Национального исследовательского совета, могут быть пользователями этой технологии.

Каталожные номера:

1. Лунный вездеход Apollo Документация: https://www.hq.nasa.gov/alsj/alsj-LRVdocs.html
2. Отчет об опыте программы «Аполлон» — тепловой расчет пакета экспериментов на поверхности Луны программы «Аполлон»: https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/19720013192.pdf
3. Тепловые аспекты проектирования следующего лунного посадочного модуля: https://aip.scitation.org/doi/10.1063/1.2437438
   

Название области применения: Расширенное производство испарителя с петлевой тепловой трубой

 

Описание области применения:

Контурная тепловая труба (КТТ) — очень универсальное устройство для передачи тепла, которое использовалось на многих космических кораблях. Сердцем КТТ является узел испарителя и резервуара. Во время производства требуются утомительные процессы для обработки пористого основного фитиля и его вставки в испаритель, а оба конца фитиля должны быть герметизированы для разделения жидкости и пара. Одним из широко используемых методов пароизоляции является использование биметаллического соединения «нож-кромка», которое более склонно к отказам при длительном воздействии термических циклов, ударов и вибрации. Эти утомительные производственные процессы увеличивают стоимость традиционного LHP. Для снижения стоимости и повышения надежности необходима новая технология производства, которая позволит приваривать первичный фитиль непосредственно к резервуару без использования остроконечной сварки.

Ожидаемый TRL или диапазон TRL по завершении проекта: от 4 до 6

Таксономия первичной технологии:
Уровень 1: Системы терморегулирования TX 14
Уровень 2: TX 14.X Другие системы терморегулирования

Желаемые результаты Фазы I и Фазы II:

• Анализ
• Прототип
• Оборудование
  

Описание желаемых результатов:

• Успешная разработка передовых технологий изготовления испарителя и резервуара LHP в сборе (Этап I).
• Продемонстрируйте работу испарителя/резервуара в установке LHP (этап I).
• Продемонстрировать рабочие характеристики испарителя/резервуара в установке LHP, оптимизированной для работы в смоделированных реалистичных условиях с соответствующей цикличностью (Этап II).
• Заключительный отчет (этап I, этап II).

 

Современный уровень техники и критические зазоры:

Испаритель LHP содержит пористый фитиль, который обеспечивает возможность капиллярного перекачивания для поддержания потока жидкости в контуре. Чем меньше размер пор фитиля, тем выше его капиллярная насосная способность. Однако меньший размер пор приводит к более высокому сопротивлению потоку, которое должно преодолеваться капиллярными силами. Традиционные фитили из спеченного металла имеют размер пор порядка 1 мкм и пористость от 0,4 до 0,6. Чтобы заменить традиционный пористый фитиль, новый фитиль, изготовленный по передовой технологии производства, должен иметь сопоставимый размер пор и пористость. Наименьший размер пор, получаемый в настоящее время методом прямого лазерного спекания металлов, составляет порядка 10 мкм.

Релевантность / Научная прослеживаемость:

Традиционные LHP используются во многих миссиях НАСА, включая спутник льда, облаков и высоты земли (ICESat), ICESat-2, Swift, Aura, геостационарный оперативный экологический спутник (GOES), геостационарный спутник. Серия оперативных экологических спутников-R (GOES-R) и топография поверхностных вод и океана (SWOT). Подобные будущие миссии Управления научных миссий (SMD), особенно те, которые используют небольшие спутники, могут извлечь большую пользу из этой технологии.

Ссылки:

1. Ричард, Брэдли и др.: «Изготовление фитиля контурной тепловой трубы с помощью аддитивного производства», Семинар НАСА по тепловому и жидкостному анализу, 21–25 августа 2017 г., Центр космических полетов им. Маршалла, Хантсвилл. , АЛ.

Название прицела: Подходы и методы для выживания полезной нагрузки на поверхности лунной поверхности

Область примен , вездеходы и посадочные модули, необходимые для изучения Луны. Лунный цикл день/ночь составляет примерно один земной месяц. В это время температура на поверхности Луны может достигать 400 К в местный солнечный полдень или опускаться ниже 100 К в течение лунной ночи, а в постоянно затененных регионах она еще ниже. Эти жаркие и холодные условия могут длиться несколько земных дней из-за медленного вращения Луны или постоянно находиться в затененных кратерах. Лунная пыль, осевшая на теплоотводящих поверхностях и покрытиях, увеличит тепло, поглощаемое Солнцем, что снизит эффективность радиаторов по отводу тепла. Лунная гравитация, составляющая 1/6 земной, ограничит возможности типичных маломощных теплотранспортных устройств, но гравитационное поле может дать преимущества, которые можно было бы использовать. Более высокая способность рассеивания тепла должна быть рассмотрена в Z2.01. Этот призыв направлен на получение новаторских предложений, позволяющих проводить лунную науку в сложных лунных условиях. Примеры технологий могут включать, помимо прочего, активные контуры, которые могут быть отключены и устойчивы к замерзанию, нерасходуемые/регенеративные источники тепла с нулевой или малой мощностью, теплоаккумуляторы с высокой теплоемкостью, усовершенствованную изоляцию и пассивное переключение с высоким динамическим диапазоном (например, >400:1). Кроме того, также желательны малые форм-факторы. Технологии должны демонстрировать существенное улучшение по сравнению с современным уровнем техники. Технологические предложения должны учитывать энергопотребление днем ​​и ночью/в тени, массу, перенос тепла при включении, утечку тепла при выключении, перепады температуры в системе, количество накопленного/выделенного тепла, чувствительность к лунной топографии и ориентации и т.д.

Ожидаемый TRL или диапазон TRL по завершении проекта: от 3 до 4

Таксономия первичной технологии:
Уровень 1: Системы терморегулирования TX 14
Уровень 2: TX 14.2 Компоненты и системы контроля температуры

 

Желаемые результаты этапа I и этапа II:

• Анализ
• Прототип
• Оборудование
  

Желаемые результаты Описание:

Подходы, методы и аппаратные компоненты управления температурным режимом, позволяющие выдерживать экстремальные температуры, встречающиеся в лунной среде. Концептуальная модель готова к этапу I и демонстрация прототипа в соответствующей среде на этапе II.

Современное состояние и критические пробелы:

Такие миссии, как Surveyor и Луноход, впадали в спячку ночью или снижали оперативную мощность ближе к полудню, пытаясь пережить один или несколько лунных циклов. ALSEP (пакеты для экспериментов на поверхности Луны «Аполлон») были развернуты в нескольких миссиях «Аполлон» и включали отдельные эксперименты, которые проводились в течение многих лунных циклов. Однако и Луноход, и ALSEP использовали радиоизотопные источники тепла и энергии, которые либо слишком дороги, либо вряд ли будут доступны для ближайших будущих научных экспериментов на Луне. Фактически, планирование большинства современных миссий на поверхности Луны основано на солнечной энергии и батареях и, как правило, позволяет избежать проблем, связанных с выживанием в течение полного лунного цикла или в затененных регионах. Поскольку интерес к лунной науке и развитию возможностей доставки полезной нагрузки на лунную поверхность возрождается, способность работать во всей лунной среде имеет решающее значение. В отсутствие вечных источников питания, таких как радиоизотопные термоэлектрические генераторы (РТГ), подходы к управлению температурным режимом, учитывающие экстремальные условия Луны, расширенные дневные и ночные циклы и затененные области, рассматриваются как благоприятные.

Актуальность / Научная прослеживаемость:

Управление научной миссии (SMD) при научных исследованиях лунной поверхности будут использоваться небольшие полезные нагрузки с низким энергопотреблением, которые потребуют передовых подходов и методов контроля температуры, чтобы выжить и работать в течение длительного времени в экстремальных тепловых условиях на Луне. лунная поверхность.

НАСА планирует приобрести услуги по доставке полезных грузов на Луну в рамках контракта на коммерческие услуги по обслуживанию лунных грузов (CLPS). В рамках этой подтемы предложения могут включать усилия по разработке полезной нагрузки для летной демонстрации соответствующих технологий в лунной среде. Размещение полезной нагрузки CLPS будет варьироваться в зависимости от конкретного поставщика услуг и характеристик миссии. Дополнительную информацию о программе CLPS и поставщиках можно найти по этой ссылке: https://www.nasa.gov/content/commercial-lunar-payload-services. Миссии CLPS обычно несут несколько полезных нагрузок для нескольких клиентов. Меньшие по размеру, более простые и более самодостаточные полезные нагрузки легче размещаются, и с большей вероятностью они будут рассмотрены для возможности полета, спонсируемого НАСА. Коммерческие услуги по доставке полезной нагрузки могут начаться уже в 2021 году, и ожидается, что возможности полетов будут продолжаться и в будущем. Ожидается, что в будущем будут размещаться более крупные и сложные полезные нагрузки. Выбор для присуждения награды в рамках этого запроса не гарантирует выбора для возможности полета на Луну.

Ссылки:

1. НАСА готовится к новым научным исследованиям на Луне: https://www.jpl.nasa.gov/news/news.

   No related posts.