رادياتورهاي شوفاژ امروزه جزو پرکاربردترين تجهيزات گرمايشي در ساختمانهاي عمومي و منازل مي باشند.که ما بيشتر از سيستم گرمايش به وسيله آبگرمکن از آنها استفاده مي نماييم اولين شخصي که سيستم گرمايش آبگرم مرکزي را ابداع نمود تريواله سوئدي در سال 1716 ميلادي بود .
در سال 1770 جيمزوات براي اولين بار از رادياتور هاي چند تکه که با بخار آب گرم مي شد براي گرمايش استفاده نمود . اين سيستم گرمايي تکامل جدي يافت تا آن که در سال 1831 ، پرکنيز سيستم کامل گرمايش با آبگرم را که مجهز به مخزن انبساط بود را به نام خود به ثبت رساند . کاملتريت سيستم گرمايش آبگرم که شباهت زيادي با سيستم هاي متداول امروزي نيز دارد در سال 1833 توسط مهندس انگليسي به نام پالکو ابداع گرديد .
از سال 1950 که پمپهاي آبگردان وارد سيستم هاي گرمايشي گرديد رويکرد عمومي مردم به استفاده از شوفاژ به طور قابل ملاحظه اي افزايش يافت .رادياتورها به سه دسته پره اي ، تخت و لوله اي تقسيم مي گردند و از لحاظ جنس نيز داراي انواع فولادي ، چدني و آلمينيومي مي باشند .
البته ناگفته نماند که رادياتور ها فقط بر اساس شکل ظاهري تقسيم بندي نمي شوند بلکه روش گرمادهي در انواع سطوح آن ها نيز متفاوت است .
اساسا رادياتورها گرماي خود را از طريق تابش و جابجايي به هواي اتاق پس مي دهند و معمولا 1/3 گرماي خود را از طريق تابش و 2/3 آن را از طريق جابجايي به هواي اتاق پس مي دهند .

انتخاب محل نصب رادياتورها

فرض نماييد که در يک اتاق با دماي20 درجه(c) و مقابل ديواري که ضريب k آن 0.55w/m2k است قرار گرفته ايد و دماي هواي بيرون نيز -12c درجه است .مطابق با نمودار تعيين دماي سطح جداره ي ساختمان با توجه به دماي هواي خارج و ضريب k ديوار خارجي ، دماي سطح داخلي ديوار معادل 17.8 (C) به دست مي آيد که با استفاده از رابطه زير :
"دماي محسوس = دماي سطح داخلي ديوار + دماي داخلي اتاق تقسيم بر 2 "دماي محسوس 18.9 درجه مي شود . حال براي آن که دماي محسوس را به به 20 درجه سانتيگراد برسانيم بايد دماي هواي اتاق را به 22.2 درجه افزايش دهيم .
به اختلاف دماي بين سطح ديوار و هواي اتاق ، کسري گرما يا کسري تابش گفته مي شود.
اختلاف دماي پنجره ها با هواي اتاق معمولا بيش از اين مقدار است ، اگر دماي هواي بيرون -12 درجه باشد دماي سطح پنجره حدود 9 درجه خواهد شد. اين اختلاف رياد با بالا بردن هواي اتاق قابل جبران نيست .
حال براي جبران کسري تابش پديد آمده بايد از طريق تابش يک سطح گرم آزاد عمل نمود . اختلاف دماي لازم براي اين سطح گرم کننده مانند رادياتور با توجه به طول و ارتفاع نصب آن مشخص مي شود . اين کار با طراحي جايگاه ، تعيين اندازه و اختلاف دماي لازم براي رادياتور (مثلا براي جبران جريان عمودي هوا ) براي حذف کامل اثر سردي سطوح پيراموني و با توجه به ذخيره سازي گرمايي آن ها انجام مي شود .
در نتيجه تنها راه حل موثري براي جلوگيري از کسري تابش ، تعيين جايگاهي مناسب براي رادياتور است . اين محل بايد به گونه اي اننتخاب شود که رادياتور افزون بر گرمايش اتاق ، هوايي مطبوع در هر نقطه از اتاق ايجاد کند .
چون معمولا سردترين مکان در اتاق نزديک پنجره است و به علاوه از طريق درزهاي آن ، امکان نفوذ هوا به داخل اتاق وجود دارد ، جايگاه و اندازه رادياتورها با توجه به موقعيت پنجره مشخص مي شود . از اين رو بهترين توزيع دما در اتاق و بهترين جبران براي کسري تابش وقتي رخ مي دهد که رادياتور زير پنجره نصب شود . اگر رادياتور که حدود 60% گرما را بهع صورت جابجايي منتقل مي کند به صورت آزاد جلوي ديوار بيروني زير پنجره نصب شود ، نيروي شناوري هواي گرم آن به قدري بزرگ خواهد بود که امکان نفوذ هواي سرد شده ي روي وجه داخلي پنجره و هواي سرد وارد شده از درزهاي پنجره ، به درون اتاق را منتفي مي سازد ، با اين کار جريان هوا در اتاق (گردش هواي اتاق ) برقرار خواهد شد .
هرگاه رادياتور زير پنجره نصب شود طول آن بايد معادل پهناي پنجره انتخاب شود . با اين کار جريان عمودي هوا متعادل مي شود و گرماي تابشي رادياتور بيشتر مي شود .
از طرفي هرچه سطح تابشي رادياتور افزايش يابد با بهتر بگوييم سهم گرماي تابشي رادياتور افزايش يابد تاثير بيشتري در ايجاد آسايش گرمايي خواهد داشت . زيرا گرمايي که از طريق تابش از بدن انسان به بيرون منتقل مي شود با افزايش سطح تابش رادياتور بهتر جبران مي شود .براي استفاده از حداکثر توان گرمايي رادياتور بايد آن را نزديک به ديوار و زير پنجره نصب کرد . حداقل فاصله رادياتور از جداره هاي ساختمان از ديوار حداقل 50 ميلي متر و از کف اتاق حداقل 100 ميلي متر بايد باشد .در اين صورت هيچکونه افت تواني پديد نخواهد آمد .

ملاحظات طراحي رادياتور

طراحي رادياتور بايد براساس درجه حرارت هوا در گرمترين منطقه¬اي که وسيله ممکن است در آن کار کند، صورت گيرد. در آب و هواي سردتر مقدار آب در گردش رادياتور به وسيله ترموستات تنظيم مي‌شود؛ به نحوي که فقط سنجش از قدرت خنک¬کنندگي رادياتور مورد استفاده قرار گيرد. افزايش دمايي بين 8 تا 12 درجه براي هواي جاري در رادياتور منظور مي‌شود. افزايش دماي بيشتر متداول نيست؛ به¬خصوص که در هواي گرم موجب تبخير بنزين در پمپ بنزين و لوله‌هاي رابط در موتور بنزيني مي‌شود و از رسيدن سوخت به موتور جلوگيري به¬عمل مي‌آيد.
به منظور پيشگيري از سروصداي زياد و مصرف بيش از اندازه توان موتور به وسيله پروانه، افت فشار سمت هوا کمتر از kpa 1 منظور مي‌شود. توان مصرفي پروانه بايد به قدري باشد که در دور کم موتور و قدرت زياد بتواند هواي کافي از رادياتور عبور دهد. براي اين که حجم رادياتور کوچک باشد معمولا از لوله‌هاي تخت پره-دار استفاده مي‌شود. هرچه تعداد پره بر واحد طول لوله بيشتر باشد، مبدل جمع و جورتر خواهد بود اما گرفتگي سوراخ پره‌ها با ذرات معلق موجود در هوا و حشرات سبب مي‌شود که تعداد پره ها بين 400 و 600 پره در هر متر باشد.

رادياتور و نحوه انتقال حرارت از سيال گرم به هوا

رادياتور دستگاهي است در سيستم خنک¬کننده موتور که حجم زيادي از آب اين سيستم را در تماس نزديک با هوا نگه مي¬دارد تا انتقال حرارت از آب به هوا به¬خوبي و به¬سـرعت امکـان¬پذير باشـد. همچنين مي‌توان گفت رادياتور وسيله¬اي است که براي نگهداري مقدار زيادي آب در مجاورت حجم بزرگي از هوا به¬کار مي‌رود؛ به طوري که حرارت بتواند از آب به رادياتور و از رادياتور به هوا منتقل شود.
اجزاي رادياتور از مخزن بالايي و مخزن پاييني و هسته (شبکه) رادياتور تشکيل شده که خود شبکه از لوله‌ها و پره‌ها به¬وجود آمده است. همچنين به مخزن بالايي يک گلويي که به لوله هوا ارتباط دارد، متصل است.
سيال خنک¬کننده توسط پمپ به جداره‌هاي سيلندر جريان مي‌يابد. در صورت بالا رفتن درجه حرارت سيال ترموستات مسير را باز مي‌کند و سيال گرم از طريق لوله ورودي رادياتور که در مخزن ورودي آن تعبيه شده است، وارد رادياتور مي¬شود و پس از خنک شدن به مخزن خروجي جريان مي¬يابد و پس از خروج توسط لوله خروجي رادياتور، سيکل خود را ادامه مي‌دهد.
انتقال حرارت در رادياتور خودرو به اين صورت است که آب گرم در طول مسير حرکت در رادياتور، گرماي خود را به لوله‌ها منتقل مي-کند و اين گرما از محل اتصال لوله و پره، به پره‌ها منتقل مي¬شود و سپس گرماي انتقال¬يافته به پره‌ها نيز توسط جريان هواي اجباري از آنها دفع مي‌شود.

انواع رادياتور

شبکه رادياتورها شامل دو نوع فين تيوب و کروگيت است:
1) رادياتور فين تيوب (fin-Tube) : در اين نوع رادياتور امتداد لوله‌ها عمود بر راستاي پره‌هاست و لوله‌ها از داخل پره‌ها عبور مي‌کنند.
2) رادياتورهاي کروگيت (crougate): در اين نوع رادياتورها لوله‌ها از داخل پره‌ها عبور نمي‌کنند بلکه پره‌ها به صورت موجدارند و لوله‌ها در امتداد پره‌ها روي نوک فين قرار داده مي‌شوند.
در حالت کلي مونتاژ رادياتورهاي کروگيت راحت¬تر و سريع¬تر از نوع فين تيوب است و امکان اتوماسيون آن وجود دارد ولي رادياتورهاي فين تيوب به دليل درگير شدن لوله و پره با يکديگر، استحکام مکانيکي بيشتري دارند. رادياتورها از لحاظ جنس به دو نوع آلومينيمي و مسي و برنجي تقسيم مي¬شوند که تکنولوژي ساخت هر يک مي‌تواند Soldering و Brazing باشد.
اگر رادياتور در حالتها ي زير نصب شود افت توان خواهد داشت :
• زير تاقچه
• پنجره
• داخل کابين يا پشت پرده
در صورتي که از يک ورقه جهت پوشش رادياتور استفاده گردد افت توان ممکن است به 15% برسد .
ضميمه - 1
پيشرفت روز افزون علم و تكنيك و توجه هر چه بيشتر به آسايش و رفاه زندگي بهمراه گسترش احداث واحدها و مجتمع هاي مسكوني، تجاري واداري، ابداع و ساخت تاسيسات متنوع مهندسي (نظير سيستمهاي تهويه مطبوع و حرارت مركزي )را به دنبال داشته كه به كارگيري آنها ضمن بر آوردن اهداف اوليه و اساسي كنترل شرايط حرارتي و برودتي ،پي آمدهاي مطبوعي نظير بهينه سازي استفاده از منابع انرژي، كاهش آلودگيهاي زيست محيطي ،اجتناب از خطرات مالي و جاني را بدنبال داشته است .
در اين راستا سيستم حرارت مركزي (شوفاژ) با بهره گيري از سيال عامل جهت انتقال انرژي حرارتي از واحد مولد گرما ، به لحاظ سهولت استفاده و دسترسي آسان ،هزينه نصب و نگهداري مناسب ،عدم ايجاد آلودگيهاي اجتناب ناپذيردر سيستمهاي احتراقي (نظير بخاري) از چند دهه پيش تا كنون در بسياري از اماكن عمومي و خصوصي نظير منازل ، مجتمعهاي مسكوني ، ساختمانهاي اداري،ورزشگاهها، بيمارستانها و... از كاربرد موفقي برخوردار بوده است. در مجموعه مولد گرمايي، رادياتور به عنوان جزء آشكار سيستم و عامل اصلي انتشار حرارت به محيط اطراف در يك چرخه گرمايي، عهده دار نقش اساسي در نيل به توقعات همه جانبه ‏‍“ظاهري تزئيني” و “راندمان و عملكرد مطلوب” بوده از اينرو، طراحي و ساخت آن مد نظر قرار دادن شرايط ويژه اي همچون ظرافت و زيبائي، ايمني و استحكام ، حجم كم و عمر طولاني را به عنوان پارامترهاي اوليه الزامي مينمايد.
جهت حصول به موارد فوق الذكر ، استفاده از مواد فلزي و غير فلزي نظير فولاد ،آلومينيوم ، چدن ومواد پليمري با برخورداري از فراواني وقيمت مناسبتر در ساخت رادياتور ها متداول بوده و اقتضاي توليد هر يك از انواع فوق را شرايط كاربرد،محدوديتهاي فني و ملاحظات اقتصادي در تطبيق با مناسبات اقليمي و فرهنگي مشخص مينمايد كه نتايج بررسيهاي امكان سنجي توليد و نوع رادياتور فولادي و آلومينيومي ضمن برآوردهاي مستدل فني ، مالي و اقتصادي در ابعاد صنايع كوچك طي گزارش حاضر به عنوان الگوي كارشناسي احداث واحدهاي توليد آنها ارائه ميگردد.
فرآيندتوليد رادياتور فولادي نيازبه دانش فني پيچيده اي نداشته ومراحل آن عمليات متداول در صنايع فلزي اعم از مراحل ورقكاري ( برش ،پرس كاري و فرم دهي )،جوشكاري (جوش مقاومتي وجـــــوش (اكسي استيلن)،پوشش دهي بارنگ وكنترل كيفيت را شامل بوده و عمده مواد مصرفي آن را ورق فولادي تشكيل مي دهد.
راديــــاتورهاي آلومينيومي نيز از فرآيند توليد متشكل از ريخته گري تحت فشار ، لحيم كاري سخت ،رنگ آمبزي و كنترل كيفيت برخوردار بوده كه شمشهاي آلومينيوم ماده اوليه اساسي توليد آنها بشمار مي آيند. ماهيت عمليات مكانيكي فر آيند توليد و نوع مواد اوليه مورد استفاده در واحدهاي توليد رادياتور ،آلودگيهاي زيست محيطي را كه در بـــــرخي صنايع عامل بازدارنده و محدوده كنندهاي بشمار مي آيند، منتفي نموده و به منظور حصول به شرايط استاندارد نيز با ملحوظ داشتن واحدهاي كنترل كيفيت مواد، فرآيند ومحصول در طرح ، پيش بيني هاي لازم جهت كنترل عوامل آلوده سازوتوليد محصولات كيفي براي تامين مقاصدصادرات و پوشش دهي هر چه بيشتر بازار مصرف در رقابت با محصولات قابل جانشيني صورت گرفته است.
ضميمه - 2
در سيستم حرارت مركزي كه با عنوان شوفاژ مطرح مي شود .در محلي به نام موتورخانه دستگاههايي از قبيل ديگ، مشعل، پمپ، و... نصب شده و حرارت به سيال واسطه كه ميتواند اب باشد منتقل گرديده سپس پمپ موجود در موتورخانه ابگرم را توسط لوله كشي به داخل اتاقها هدايت نموده و وارد رادياتورهاي مستقر در اتاق مي كند
اين رادياتورها گرما را به اتاق منتقل كرده و در نتيجه دماي اب كاهش مي يابد .و آب توسط لوله برگشت به طرف موتورخانه رفته و براي جذب مجدد گرما به داخل ديگ هدايت مي شود و بار ديگر اين سيكل و چرخه تكرار مي شود .
اصولا در سيستم حرارت مركزي كه از آبگرم استفاده مي شود .دماي خروجي اب از ديگ 180 درجه فارنهايت و دماي ورودي اب به داخل ديگ كه گرماي لازم را به اتاق منتقل كرده است . برابر 160 درجه فارنهايت در نظر گرفته مي شود .به عبارت ديگر اختلاف دماي ابگرم خروجي از ديگ و آب برگست داده شده از ساختمان برابر 20 درجه فارنهايت است .
نحوه گرم شدن اتاق توسط رادياتور به صورت جابجايي آزاد يا طبيعي ميباشد .هواي بالاي رادياتور معمولا به دليل گرم شدن سبك شده و به طرف بالا حركت ميكند و هواي سرد طرف مقابل اتاق جايگزين آن مي شود .به همين ترتيب يك چرخش طبيعي در جريان هواي اتاق بوجود آمده و دماي تمامي نقاط اتاق بالا رفته و اتاق گرم مي شود .
رادياتور شوفاژ فاقد هرگونه موتور يا وسيله برقي است .پس نميتوان توسط راياتور شوفاژ دماي اتاق را كنترل كرد .ميزان رطوبت نسبي اتاق نيز قابل كنترل نمي باشد .اصولا وقتي هواي اتاق گرم مي شود .ميزان درصد رطوبت نسبي كاهش مي يابد .به عبارت ديگر رادياتور شوفاژ ميزان رطوبت نسبي اتاق را كاهش مي دهد .و بايستي توسط افزودن بخار به هواي اتاق ميزان رطوبت مورد نياز انسان را تامين نمود .
به طور كلي در زمستان فضاهايي كه كنترل دما و در صد رطوبت نسبي در آنها اهميت زيادي ندارد مي توان از رادياتور شوفاژ استفاده نمود .( هرچند دماي اتاق در سيستم رادياتوري به راحتي و به كمك كنترل كننده هاي الكتريكي و مكانيكي قابل كنترل است )

بهترين محل نصب رادياتور

در زير پنجره يا كنار ديوارهاي خارجي است .علت اين است كه توسط رادياتور شوفاژ در فصل زمستان دائما گرما به اتاق افزوده مي شود .ولي دماي اتاق بالا نمي رود و اين دما ثابت مي ماند .چون بخش بيشتري از گرماي توليد شده تلف مي شود .
تلفات حرارتي از دو طريق انجام ميگيرد . يكي تلفات حرارتي ناشي از جداره ها از قبيل سقف- كف و ديوار و پنجره و... ديگري تلفات حرارتي ناشي از نفوذ هواي سرد از درزهاي پنجره مي باشد . به عبارت ديگر چه بخواهيم و نخواهيم اين تلفات حرارتي صورت مي گيرد . ما فقط ميتوانيم ميزان آن را كاهش دهيم ولي نميتوانيم آن را به طور كامل حذف نماييم . پس بهتر است رادياتور را در زير پنجره نصب كنيم تا مقداري از حرارت رادياتور صرف تلفات پنجره وجدارها شود .و بخشي كه باقي مي ماند اتاق را گرم كرده و دماي ان را در حدي مناسب نگه دارد .و بتوانيم در نزديكي پنجره از اتاق استفاده نماييم . اگر راياتور در خلاف ضلع پنجره نصب شود . به دليل سردي محيط اطراف پنجره استفاده از آن محيط خالي از اشكال نمي باشد .
پيشنهاد ديگري كه در اينجا مطرح است اين مي باشد . كه در حد امكان پنجره ها داراي شيشه دوبل يا دولايه باشند . استفاده از شيشه دوجداره علاوه بر اينكه سبب عايق صدا خواهد بود . همچنين ميزان ضريب انتقال حرارت شيشه را به حد نصف مي رساند .در نتيجه تلفات حرارتي كاهش مي يابد . و سبب صرفه جويي در مقدار پره هاي رادياتور مي شود .و در فصل زمستان از خيس شدن شيشه در سطح داخل اتاق جلوگيري ميكند . چون سطح شيشه در فصل زمستان يك لايه سرد است . در اثر تماس بخلر آب در داخل اتاق با آن در روي شيشه آب جاري مي شود . ولي وقتيكه شيشه دوجدار باشد . سطح داخلي آن گرم شده و ميعان در سطح شيشه اتاق نخواهد افتاد .
رادياتورهاي شوفاژ از نظر جنس به سه دسته تقسيم مي شوند:
1. چدني
2. فولادي
3. الومينيومي
خط توليد رادياتورهاي چدني به دليل پايين بودن راندمان حرارتي و بالا بودن وزن آنها برچيده شده و تقريبا منسوخ شده مي باشد .
رادياتور آلومينيومي سبك تر زيباتر و ضريب هدايت حرارتي بالاتري نسبت به فولادي دارد .ولي از لحاظ قيمت گرانتر مي باشد .معمولا در فضاهايي كه رطوبت زياد دارد . مانند حمامها بايستي حتما از رادياتور آلومينيومي استفاده كرد .
پره رادياتورهاي فولادي به صورت يك بلوك غير قابل تفكيك توليد مي شوند . يعني در خارج از كارخانه نميتوان به آنها پره اضافه كرد و يا كم نمود .ولي در مورد رادياتورهاي آلومينيومي اين قابليت وجود دارد .
مبناي فروش رادياتورهاي آلومينيومي در بازار پره مي باشد . يعني قيمت به ازاي هر پره سنجيده مي شود .
منابع:
1-www. airchange.ir
2-http://www.rezveh.com
3- http://www.cloob.com
4-انجمن مهندسان مكانيك مينياتور
5-پرويز کلهرکارشناس مهندسي و کنترل کيفيت شرکت رادياتور ايران
6-ماهنامه انديشه گستر سايپا
7- http://www.articles.ir
/خ