Лучистое тепло

Лучистое отопление — это одна из технологий нагрева, при этом с ее помощью можно создавать тепло как снутри помещения, так и снаружи. Природа дает собственный пример лучистого отопления — это солнце, которое нагревает землю. Лучистое отопление по системе, изготовленной человеком, имеет наименьший объем способностей, чем солнце, но для обитателей городских квартир либо пригородных домов этого бывает довольно.

В данном способе употребляется лучистое тепло, производимое источником (водой либо электричеством). Потом тепло направляется на объект нагрева (пол и распространяется на другие объекты в комнате). Конструкции систем лучистого отопления являются прелестной подменой обыкновенному конвекторному обогревателю, также методом подогрева зон вне помещения. В данной статье мы побеседуем о теплых полах и о том, какие плюсы и минусы в этом случае есть у системы лучистого отопления.

1. Плюс: Лучистое отопление обеспечивает плавное тепло

Установка системы отопления теплого пола предполагает установку ряда труб с жаркой водой либо проводов под напольным покрытием. И эта конструкция дает юзеру плавное тепло. В отличие от принудительного воздушного отопления либо блока кондиционирования, которые стремительно выталкивают из себя жаркий воздух, система теплого пола медлительно нагревает всю поверхность помещения. Это предутверждает ситуацию, когда обогревается только часть помещения либо только области у потолка. Лучистое отопление греет пол и распространяет тепло медлительно, также нагревая объекты в комнате, в том числе человека. Суммарно, юзер системы получает комфортабельную атмосферу без сухого воздуха.

2. Плюс: Системы теплого пола неплохи для ванных комнаты

Этот тип отопления является красивым методом сделать теплую и приятную атмосферу в ванной комнате. Система в особенности отлично работает с линолеумом, ламинатом и плиткой — материалами, обычно использующимися в ванных комнатах. Другими словами, вы можете запамятовать о резком пробуждении при пришествии на прохладную плитку зимним днем. Все же, лучистое отопление просит около часа для нагрева, потому мы советуем использовать в купе с ним программируемые термостат.

3. Плюс: Лучистое отопление бывает 2-ух типов

Есть два типа нагрева в системах лучистого отопления: жидкостное отопление и электронное отопление. Системы с жидкостным отоплением имеют полиэтиленовые трубы, которые устанавливаются под поверхностью пола. По этим трубам течет жгучая вода, которая и делает тепло. Хотя такие системы дороже, чем отопление с принудительной подачей жаркого воздуха, но это только в момент приобретения и установки. В длительной перспективе, лучистое отопление понижает ваши издержки на энергию, тем окупая себя. Водяной подогрев подходит хоть какой части вашего дома — ванная, коридор, комната, балкон, кухня и т.п. Электронное лучистое отопление также отлично работает в различных зонах вашего дома, но если его и выбирают, то только для балкона либо ванной комнаты. Дело в издержек на электричество. Воспользоваться электронными теплыми полами комфортно по всем характеристикам преимуществ лучистого отопления, не считая денежной прибыльны. Водяные теплые полы сберегают электричество, а электронные теплые полы — растрачивают его. В их употребляются теплопроводящие пластмассовые коврики, которые содержат провода из меди либо нихрома.

4. Против: Установка системы лучистого отопления просит дополнительных вложений

Укладка полов с системой лучистого отопления просит отдельных издержек, так как сделать проводку без помощи других практически нереально без проф познаний в данной области. Не считая того, для монтажа системы в квартире после ремонта, будет нужно подмена пола. Электронные теплые полы можно установить без помощи других при нужных познаниях, в то время как водяные теплые полы фактически всегда требуют опытнейшего подрядчика.

5. Против: Системы лучистого отопления могут вызвать повреждения пола

Оба типа теплого пола имеют риск разрушить напольное покрытие, или через разрыв одной из труб, или из-за неисправности проводки. Обе ситуации очень маловероятны, но вероятны и потребитель должен быть предупрежден о их. Полиэтиленовые требы, которые употребляются в устройстве теплого пола, устойчивы к коррозии, а электронные системы употребляют неспешный и маленький метод подогрева пола, не подразумевающий огромных всплесков электричества. Все же, если неувязка возникнет, то ее решение обойдется «в копеечку».

6. Против: системы лучистого отопления стоят дороже

Единовременный платеж за систему отопления при помощи лучистого нагрева, будет выше, чем цена хоть какой системы подогрева с принудительной подачей воздуха. Но, как мы гласили выше, подобные установки могут окупить себя в перспективе.

Также советуем прочитать:

www.termoconnect.ru

Лучистое тепло – это процесс передачи тепловой энергии от нагретых поверхностей внутрь помещения. На этом и основан принцип эффективности отопления теплый плинтус. Нагревая стены и пол помещения, тепло передается предметам и людям, находящимся внутри. Тепловое излучение равномерно прогревает комнату, отражаясь от контактируемых предметов. Таким образом, стабильная температура долго поддерживается в комнате, не давая проникать холоду извне.

Принцип обогрева путем конвекции (например, радиаторы) поднимает теплый воздух к потолку и не создает равномерного прогрева по комнате. В семьях, где есть дети, не рекомендуется использовать это отопление, потому как поднимающийся теплый поток собирает всю домашнюю пыль, грязь, шерсть и может стать причиной развития аллергии и бронхиальной астмы у детей. При этом обогреваемый воздух теряет драгоценную влагу и сушит помещение, плохо влияя на чувствительную кожу ребенка. Негативно отражается метод обогрева и на состоянии здания, так как из-за неравномерного распределения тепла остаются холодные углы, идеальные для развития плесени и бактерий, также опасных для здоровья человека.

Пребывание в комнатах с конвекционным отоплением часто становится дискомфортным и вызывает ощущение духоты. Многие открыли для себя обогрев при помощи лучистого тепла, что позволило улучшить условия для комфортного пребывания дома.

Технология отопления “теплый плинтус” позволяет обогреть помещение создав при этом стабильную и комфортную температуру, без вреда для здоровья человека. Плинтус работает по принципу преобразования конвективного тепла в лучистое.

Данный метод больше всего напоминает, такое естественное для нас, солнечное излучение, значительно экономит расходы и не причиняет вреда здоровью. Постепенно прогреваясь, стены и пол комнат начинают «излучать тепло», которое и воспринимается нами через кожу. Воздух в комнате остается достаточно влажным и чистым, не вредя легким и коже ваших близких. В дополнение гарантированы теплые, сухие и свободные от плесени стены, полная сохранность ремонта и чистота в доме.

Особенно важно использование этой технологии в домах с высокими потолками – это позволит четко направить тепло в зону пребывания жителей. Система теплового излучения создаст комфорт пребывания в помещении, даже в холодное время года. Лучистое тепло не потребует дополнительных расходов, для регулирования тепла, при колебании температур.

Стоит отметить, что технология давно используется в домах классического образца стран Прибалтики и Скандинавии. Вместо вредных для здоровья и крайне дорогостоящих современных обогревателей они оставили старое печное отопление, зная об его эффективности. Прогревая каждую комнату с вечера, тепло наполняет каждый сантиметр комнаты и как бы задерживается в стенах, полу на всю ночь. Такая методика отопления препятствует облупливанию штукатурки, коррозии металлов, подпольному гниению, что особенно важно в городах с повышенной влажностью в холодное время года.

Используя технологию теплого плинтуса, вы надолго отстрочите время ремонта квартиры, сохраните в целости семейный бюджет и не причините вреда здоровью своих близких.

hotplint.ru

Разновидности систем лучистого отопления

Различают пленочные лучистые электронагреватели (ПЛЭН) и панельные. Первые работают исключительно от электричества, вторые в зависимости от типа могут работать как на электроэнергии, так и на газе. В частных домах и квартирах обычно устанавливают электросистемы, т.к. они считаются более безопасными. Газовое лучистое отопление (сокращенно – ГЛО) хорошо подходит в качестве системы обогрева для производственных помещений, складов, ангаров, просторных мастерских.

ПЛЭН состоит из двух слоев полимера, между которыми размещены резисторы, которые, нагреваясь, отдают тепловую энергию алюминиевой фольге. Излучение от фольгированного покрытия греет предметы. Обычно ширина пленочного нагревателя не превышает 30 см, толщина – 1 мм. Температура нагрева – до 450 градусов. Конкретные параметры зависят от технического задания, в соответствии с которым определяют желаемую мощность обогревателей.

Лучистое отопление может быть водяным и электрическим. Источники тепла в данном случае – поверхности, внутри которых расположены трубы с горячей водой, или металлические панели с инфракрасными нагревателями. Напольное водяное отопление широко распространено и известно как системы теплого пола. Монтаж отопления этого типа довольно сложен, поэтому многие потребители ищут альтернативу и выбирают электрические инфракрасные панели.

Системы пленочного лучистого отопления

Пленочные нагреватели очень компактны, практичны и удобны. Системы оснащают терморегуляторами или GSM-контроллерами. На прогрев помещения уходит не более часа, но локальные зоны теплового комфорта создаются почти сразу же после включения приборов, т.к. они нагревают в первую очередь предметы и людей. В режиме поддержания температуры нагреватели включаются каждый час примерно на 10 минут. За счет этого обеспечивается экономный расход электроэнергии.

Электрические системы отопления сами по себе дороги, но при рациональной эксплуатации можно значительно снизить расходы. Если помещение нежилое и не нуждается в постоянном поддержании высокой температуры, то хорошим выходом будет эксплуатация системы в низкотемпературном режиме.

Где устанавливают ПЛЭН

Сфера применения пленочных систем очень обширна. Нагреватели устанавливают в помещениях любого назначения:

• квартиры, дома, дачные домики;
• отапливаемые балконы, лоджии;
• производственные здания;
• складские помещения;
• офисы;
• магазины, торговые павильоны;
• рестораны, кафе;
• гостиницы;
• медицинские, лечебно-профилактические учреждения.

Для жилых помещений и тех, в которых постоянно находятся люди, пленочное отопление используют не только как основную, но и как дополнительную систему обогрева. Кроме того, ПЛЭН применяют и не по прямому назначению. Например, в помещениях для покраски автомобильных кузовов нагреватели устанавливают для ускорения сушки покрашенных деталей.

Достоинства пленочных систем и ограничения в их использовании

Нагреватели можно устанавливать в новых и реконструируемых зданиях. Их преимущества:

• компактность, малый вес;
• относительная простота монтажа;
• стилевая нейтральность;
• долговечность;
• эко-, пожаробезопасность.

Несмотря на все эти плюсы, системы ПЛЭН имеют и значительные ограничения в использовании. Установка в городской квартире часто оказывается нецелесообразной, т.к. владелец поневоле отапливает не столько свою жилплощадь, сколько соседние квартиры. Прибор нагревает все поверхности – пол, потолок, стены, и часть энергии уходит на отопление смежных помещений. Частично проблема решается при помощи теплоизолятора. Еще один существенный минус – высокая стоимость электрического обогрева. Обычные радиаторы водяного отопления обходятся гораздо дешевле.

Электрическое панельно-лучистое отопление

Системы панельно-лучистого отопления устанавливают в жилых помещениях, офисах, торговых точках. Обогреватели не пересушивают воздух, удобны и компактны.

Виды отопительных электропанелей

Различают такие виды панелей:

• Керамические

Это приборы-«гибриды», работающие как излучатели и конвекторы одновременно. Внешняя поверхность представляет собой стеклокерамическую панель, а тыльная – теплоаккумулирующий элемент, обеспечивающий естественную конвекцию. Нагреватель для работы потребляет относительно небольшое количество электроэнергии, при этом коэффициент теплоотдачи высок.

• Стеновые панели «СТЕП»

Это металлические конструкции толщиной 2 см, внутри которых расположен нихромовый провод. Прибор оснащен отражающим теплоизоляционным слоем. Стеновые панели относят к категории энергосберегающих обогревателей. Они безопасны, могут быть установлены в помещениях любого назначения как основное, резервное или дополнительное отопление. Их не рекомендуют монтировать в зданиях с высотой потолков более 3 м.

• Настенные, напольные, потолочные панели «ЭИНТ»

Энергосберегающие отопительные приборы надежны и безопасны. Длинноволновое инфракрасное излучение положительно влияет на здоровье человека, поэтому обогреватели этого типа подходят для детских комнат. Есть «антивандальные» модели, которые монтируют в общественных местах. Обогрев осуществляется исключительно с помощью излучения, конвективных элементов нет, благодаря чему меньше распространяется пыль.

Монтаж электрических панелей своими руками

Простота монтажа и удобство эксплуатации – немаловажные преимущества отопительной системы. Установить стеновые панели настолько просто, что с этой работой справится любой человек, даже если он не имеет опыта строительных и ремонтных работ. В комплект, помимо прибора, входят крепежные элементы и инструкция по монтажу. Обычно не приходится ничего покупать дополнительно.

Порядок работ:

1. Выберите место, где повесите конструкцию. Чаще всего обогреватели располагают возле наиболее холодных зон (под окнами, рядом с дверями) и тех участков, которые нуждаются в особом тепловом режиме (например, около детской кроватки, рабочего стола и т.п.).
2. Просверлите в стене отверстия под крепления.
3. Зафиксируйте крепления, навесьте на них обогреватель.
4. Подключите прибор к сети.
5. Убедитесь, что он работает и надежно закреплен.

На этом монтаж можно считать законченным. Осталось только замаскировать провода.

Для жилых помещений используют преимущественно пленочные и панельные инфракрасные нагреватели. Газовое лучистое отопление больше подходит для установки в просторных производственных помещениях с высокими потолками и хорошей вентиляцией, т.к. продукты сгорания могут попадать в воздух. Газовые системы обычно монтируют в демонстрационных залах автосалонов, складских помещениях, цехах. Каждая из систем имеет собственные преимущества. При выборе следует руководствоваться потребностями владельца конкретного помещения.

teploguru.ru

Способы теплообмена

Прежде чем говорить о самих инфракрасных обогревательных приборах, обратимся к учебнику физики и разберёмся в принципах их действия. Учёные выделяют три основных способа теплообмена: конвективный теплообмен, теплообмен контактный (теплопроводность) и лучистый теплообмен — с помощью излучения.

Конвективным способом работает в основном «классическая» отопительная техника: радиаторы, печи, конвекторы, тепловые пушки. Они нагревают воздух вокруг себя, а он затем нагревает окружающие предметы вокруг: пол, стены, столы….

Совет

Выбирая прибор для инфракрасного отопления, определитесь, в какое время года вы будете его использовать. Если расчёт только на межсезонье (весна-осень), то можно взять обогреватель вдвое меньшей мощности. Если же вы планируете его работу и на зиму, то нужно определиться, будете ли вы приезжать в свой дом периодически или жить постоянно. Во втором случае скорость нагрева не так важна, а в первом — следует предусмотреть запас мощности, чтобы после включения отопления оно могло быстро прогреть помещение.

Контактный теплообмен в качестве основного способа при обогреве помещений практически не применяется, т. к. для его использования необходим непосредственный контакт нагревателя с нагреваемым телом, а к каждому предмету нагреватель не поставишь. Однако без этого способа теплообмена не обойтись — он участвует в работе практически каждого нагревательного прибора при передаче тепла внутри него от одних элементов конструкции к другим. Наиболее явно задействуют этот принцип системы тёплого пола. К этому же типу теплопередачи относится электроодеяло и тому подобные приборы.

Отопление с помощью излучения осуществляет небольшая группа отопительных аппаратов. Это так называемое лучистое или инфракрасное отопление, являющееся предметом нашего разговора. Оно называется так потому, что за нагрев отвечают инфракрасные волны, которые и являются в природе основным переносчиком тепла.

Не стоит пугаться выражения «инфракрасное излучение», ведь все тела его излучают. Даже холодное тело непрерывно обменивается с другими телами тепловой энергией. Не исключение и человек — его можно назвать инфракрасным обогревателем мощностью в 100 Вт.

Инфракрасные волны

Инфракрасные волны в природе встречаются повсеместно. Ярким примером может служить Солнце, лучи которого рассеиваются по поверхности Земли и нагревают её. Полный инфракрасный спектр — достаточно широкий и делится на три участка: короткие волны (наиболее интенсивные), средние волны (обладают промежуточными свойствами) и длинные волны (самые «мягкие»). Они несколько отличаются по своим свойствам и влиянию на человека.

Солнце излучает электромагнитные волны в широком диапазоне частот, но большая часть его мощности приходится на коротковолновый участок инфракрасного спектра. Проникающая способность у коротких волн довольно большая, эти лучи могут проникать в тело на глубину до 10 см. Впрочем, страшного в этом ничего нет, т. к. организм человека адаптировался к этому воздействию — люди испокон веков проводили весь день на солнце. Более того, недостаток солнечных лучей негативно влияет на здоровье (это относится и к видимому свету, и ультрафиолету, и к инфракрасному участку спектра), поэтому людям, много находящимся в закрытых помещениях (например офисным работникам) необходимо этот недостаток восполнять. Хотя чрезмерная интенсивность солнечных лучей приводит к перегреву, поэтому в жаркий солнечный день медики всё-таки советуют закрывать голову.

Спектральный состав лучей (как естественного, так и искусственного происхождения) и допустимые уровни интенсивности довольно хорошо изучены наукой. Применительно к отоплению жилых помещений параметры обогревателей нормируются соответствующими СНиПами. Так, например, короткие инфракрасные волны применяются в основном в промышленности (допустим, при сушке древесины), а для отопления помещений (т. е. для длительного использования в человеческом жилище) лучше подойдут длинноволновые приборы. Они благотворно влияют на организм, а их проникающая способность невелика — около 1 мм вглубь человеческого тела, т. е. они полностью поглощаются в коже находящимися там специальными рецепторами, аккумулирующими тепло.

Принцип действия инфракрасных длинноволновых обогревателей (ИКО) кардинально отличается от классической схемы нагрева помещения конвекторными приборами — уходят промежуточные теплоносители. Например, при традиционном способе обогрева комнаты радиаторными батареями сначала нагревательный элемент котла (например ТЭН) греет воду, затем она, распространяясь по трубам, нагревает батареи, которые в свою очередь нагревают воздух помещения, который в конечном итоге отдаёт тепло предметам: полу, стенам. Понятно, что при таком количестве промежуточных звеньев эффективность обогрева сильно снижается. Насколько эффективнее было бы, если бы удалось передавать тепло от ТЭНа непосредственно к предметам. На первый взгляд это кажется фантастикой, но, оказывается, именно так работают инфракрасные обогреватели — нагревая предметы сразу, без всяких «посредников»: ТЭН нагревает излучатель, от которого тепло, минуя воздух (не взаимодействуя с ним), переходит на предметы. Одновременно увеличивается и скорость обогрева. Например, с +50С за 30–40 минут температура в комнате повышается до вполне комфортной (+220С).

Виды инфракрасных обогревателей

Существуют различные виды инфракрасных обогревателей. Они различаются по частотам излучения, конструкции, способу размещения в помещении, внешнему виду.

По способу размещения выделяют три вида обогревателей: потолочный, настенный и напольный. Последние два вида обеспечивают локальный обогрев и неэффективны для обогрева помещения в целом. Для отопления всей комнаты обогреватель должен быть потолочным, тогда лучи, подобно Солнцу в зените, нагревают пол и все предметы сверху вниз. Нагрев помещения при этом проходит гораздо качественнее, чем при локальном обогреве, когда лучи идут параллельно полу (подобно косым лучам Солнца). Т. е. главной нагреваемой поверхностью при потолочном расположении инфракрасных обогревателей является пол, а не стены (как происходит в случае настенного/напольного расположения) или воздух (у конвекторных приборов). Оказывается, для ощущения человеком тепла и комфорта в помещении важно, чтобы поверхности всех предметов (в том числе и пола) были хорошо прогреты, а температура воздуха здесь второстепенна; в этом случае даже прохладный воздух не доставит дискомфорта. И наоборот, воздух может быть тёплым, но вам будет зябко, если рядом находится холодный подоконник или стена.

На практике при использовании ИКО воздух на уровне головы человека будет на 2–3 0С прохладнее, чем у пола, т. е. будет свежо, но тепло. При этом самый тёплый воздух сосредоточится у пола, а под потолком — самый прохладный, что даёт дополнительную экономию и одновременно позволит решить извечную проблему классического отопления «вверху жарко, снизу холодно».

Преимущества ИКО

Достоинства инфракрасных потолочных обогревателей хорошо видны в сравнении с другими видами отопления помещений. Остановимся на этих преимуществах поподробнее.

ИКО отличается экономичностью по сравнению с другими отопительными приборами. Лучшие модели имеют потребление всего 35–50 Вт мощности на обогрев 1 м2 помещения (для сравнения: электроконвектор потребляет 100–120 Вт). При этом поддержание температуры происходит автоматически: терморегулятор сам «решает», когда включить и выключить обогреватель, не допуская перенагрева воздуха. Обычно в зимний период обогреватель работает до 20 минут в час, что является наиболее экономичным режимом для него: быстро прогрев поверхности, он отключается, а тепло распространяется дальше по помещению и переизлучается поверхностями. Получается, что тепло исходит уже не только от точечного источника (самого обогревателя), но и от всех окружающих предметов в помещении (объёмный обогрев).

Инфракрасный обогреватель терпимо относится к отключениям электроэнергии и даже длительное время способен сохранять тепло, что очень важно для сельской местности, где перебои с подачей электроэнергии происходят очень часто. Аккумулированное в конструкциях здания тепло в холодную зиму может держаться до 12 часов. Документально зафиксированный пример: в 50-х годах в Воронежской области произошло вынужденное отключение электричества в родильном доме, оснащённом ИКО. На улице было около ?300С, за 9 часов отсутствия электричества температура в помещениях упала всего на 1,50С, и пациентки с новорождёнными малышами не только не пострадали, они даже не почувствовали дискомфорта. В этом отличие ИКО от конвективных приборов, тепло от которых содержится в воздухе и быстро улетучивается, стоит вам открыть форточку, чтобы проветрить комнату или выключить отопление.

Таким образом, при использовании инфракрасных обогревателей не происходит лишних теплопотерь и сохраняется качество воздуха. Нужно отметить, что возможность проветривать помещения (без риска существенно понизить окружающую температуру) является важнейшим фактором гигиены. Во многом именно поэтому в оборудованных ИКО палатах больные быстрее поправляются, а у работников интеллектуального труда (особенно творческого) повышается качество работы.

Традиционные средства отопления влияют на влажность воздуха: он становится сухим и раздражает слизистые, приводит к эффекту сухих рук. Обычно эта проблема решается дополнительной покупкой увлажнителя воздуха или эконом-вариантом — развешиванием влажных полотенец по периметру комнаты. Инфракрасные же обогреватели удаляют избыточную влажность, но при этом не сушат воздух. А ещё они уничтожают среду для появления грибка, так характерного для климата Северо-Запада. Конечно, если грибок уже завёлся, то только установкой инфракрасного обогревателя избавиться от него будет трудно, но ИКО послужит подспорьем в избавлении от нежеланного гостя и предотвратит его повторное появление.

Совет

При выборе конкретной модели обогревателя советуем узнать побольше о производителе, уточнить срок гарантии на продукцию, проверить гигиенический сертификат, осмотреть сам прибор на предмет качества сборки, оценить упаковку и аксессуары, как косвенные признаки добросовестности производителя. Не стесняйтесь задавать вопросы. Хорошо, если продавец может просто и грамотно объяснить, как работает лучистое отопление, в чём его преимущества, откуда берется экономия электроэнергии.

Не все знают, что «тёплый пол» не может применяться как основное средство обогрева, т. к. в зимнее время пришлось бы выставлять терморегулятор на очень высокие температуры, чтобы прогреть помещение, а это противоречит санитарным нормам (превышение допустимой температуры пола ведёт к перегреву ног). Тепловентиляторы и большинство конвекторов также не могут быть единственным источником отопления в холодное время года, т. к. при длительной работе без отключения (более 2 часов) они сильно сушат воздух и сжигают кислород, что сказывается на самочувствии человека. ИКО способен использоваться круглый год в качестве основного отопления.

Экономичен и эффективен

Большинство домовладельцев, закрывая дачный сезон, отключают электроэнергию, запирают ставни-окна-двери и уезжают. Возвращение весной, зачастую, бывает грустным: дом выморожен, сырые постели, холодно и неуютно. Инфакрасные обогреватели помогают изменить существующее положение вещей. Их можно спокойно оставлять без присмотра, т. к. они пожаробезопасны. Скажем, вы можете уехать на зиму и оставить инфракрасный обогреватель включённым на поддержание минимальной температуры +50С, чтобы предохранить дом от вымораживания (в этом режиме энергопотребление минимально).

Применение ИКО экономически эффективно — они обходятся в 3–5 раз дешевле, чем затраты на традиционное отопление (котел + батареи + трубы + фитинги + антифриз + монтаж квалифицированным сантехником + устранение возможных аварий, протечек). При установке инфракрасных обогревателей, кроме самих обогревателей и терморегуляторов, приобретённых у поставщика, необходимо только докупить нужное количество электрического кабеля и всё — останется только установить оборудование. Стоимость комплекта для дома среднего размера — около 50 тыс. рублей. Эти вложения окупятся менее, чем за два года только за счёт экономии электроэнергии по сравнению с затратами на эксплуатацию традиционных систем.

Процесс установки очень прост: требуется всего лишь прикрутить обогреватель к потолку на несколько саморезов и подвести к нему провода. Единственное условие — наличие электричества в помещении. Выбирается наиболее подходящее место для размещения обогревателя на потолке, исходя из минимизации теплопотерь, а также с учётом зональности помещения. На стену устанавливается терморегулятор, выполняющий функцию размыкателя, а уже от него питающий кабель подводится к обогревателю, что напоминает по устройству лампу с выключателем. С подключением может справиться хозяин дома, когда-либо ранее подключавший хотя бы люстру. Но многие доверяют установку специалистам.

При проектировании дома можно задумать помещение с высокими потолками, не задумываясь о расходах на отопление. При использовании ИКО, теплопотери с увеличением высоты потолка растут незначительно. Зато чем выше подвешивается обогреватель, тем большую зону он охватывает и тем более мягким и равномерным будет тепло.

ИКО экологичны. Они не создают циркуляции потоков воздуха и, следовательно, не поднимается пыль, провоцирующая появление аллергии у жильцов. Даже при открытом окне отсутствуют сквозняки, так как в основе их образования лежит все та же циркуляция воздуха, многократно усиливаемая традиционными конвективными приборами.

В последние годы все более популярным становится пока относительно новый у нас вид отопления — инфракрасные потолочные длинноволновые обогреватели. У них большое количество достоинств в использовании по сравнению с традиционными методами отопления: экономичность, экологичность, простота использования. ИКО можно по праву назвать технологией отопления XXI века, позволяющей сделать дом по-настоящему тёплым, уютным и современным.

Текст: Катерина Иванова
Консультант и фото: компания «ЭкоГрад»

«Загородное строительство» № 6 (46), июнь 2009 г.

www.zs-z.ru

Организация отопления жилых зданий

Для распределения тепла внутри жилых зданий обычно используются гидравлические системы с радиаторами под горячую воду или центральная система принудительной подачи воздуха.

Использование систем поверхностного обогрева постепенно наращивается, но эта технология пока что отстаёт от традиционных радиаторных вариантов.

Правда, после внедрения пластиковых трубопроводов, применение лучистого нагрева на водной основе с трубами, встроенными внутри поверхности помещений (полы, стены, потолки), значительно возросло.

Более ранние применения систем лучистого отопления отмечались в основном в составе проектов жилых зданий высокого уровня комфортабельности, с большой жилой площадью и возможностями свободной установки оборудования.

По причине экономии энергии и снижения пиковой нагрузки, лучистые системы видятся рациональным решением для широкого применения в коммерческих, промышленных и жилых зданиях.

Последние годы интерес к системам лучистого нагрева (охлаждения) увеличивается. Тенденция объясняется высокой энергетической эффективностью по сравнению с проектами систем кондиционирования воздуха.

Проекты обогрева методом излучения тепла

Существует масса работ, посвященных исследованиям низкотемпературных излучающих систем с последующим сравнением с другими системами отопления.

Сравнительные критерии очевидны — потребление энергии и получение теплового комфорта. Результаты, как обычно, неоднозначны.

Например, при сравнении потребления энергии потолочной системой лучистого отопления относительно радиаторной системы и установок кондиционирования воздуха, исследователи пришли к выводу, что потолочная система лучистого отопления потребляет на 17% больше энергии.

Другим исследованием отмечено потребление энергии напольными панельными системами на 30% ниже, чем с классическими радиаторными установками.

Замечено, что системы нагрева настенных панелей с надлежащей теплоизоляцией показывают на 28% меньше потребляемой первичной энергии, чем это показывают традиционные системы радиаторного отопления.

Чтобы определиться более конкретно, рассмотрим системы распределения тепла внутри жилых зданий, ориентированные на лучистые панели (пол, стена, потолок).

Лучистые системы нагрева

Низко-энергетические проекты зданий обычно рассчитаны на систему отопления, которая работает с температурой воды ниже 45°C. Между тем встроенные лучистые системы подходят для эксплуатации в составе любых типов зданий.

Лучистые системы отопления передают тепло конструкции пола, стеновым или потолочным панелям строения. При этом гидравлические проекты оперируют широким спектром источников энергии нагрева распределяемой жидкости:

• солнечные водонагреватели,
• газовые бойлеры
• угольные и древесные котлы,
• комбинированное оборудование.

Применение лучистого нагрева классифицируется как панельный обогрев, если температура поверхности панелей не превышает 150°С. Тепло передаётся электромагнитными волнами, которые движутся по прямой линии и способны отражаться от встречных поверхностей.

Оборудование обычно изолировано от основной конструкции здания (пол, стена, потолок). Фактический режим работы (отопление/охлаждение) оборудования зависит от теплопередачи между водой и жилым пространством.

Панельный нагрев обеспечивает комфортную среду, контроль температуры поверхности и минимум движения воздуха в пространстве. Лучистая система является «чувствительной» системой отопления, которая обеспечивает более 50% общего теплового потока за счет теплового излучения.

Регулируемые поверхности температуры могут быть встроены в полу, стенах или потолке. При этом температура поддерживается циркуляцией воды или воздуха.

Технические характеристики панельного теплообмена

Лучистый теплообмен во всех случаях составляет 5,5 Вт /м²К. Конвективный теплообмен варьируется в диапазоне 0,5 — 5,5 Вт/м²К, в зависимости от типа поверхности и режима работы. Эти моменты показывает, что лучистый теплообмен варьируется в диапазоне 50 – 90 % относительно общей теплоотдачи.

Лучистое панельное отопление характеризуется тем, что нагрев связан с выходом тепла с низкой температурой по физиологическим причинам.

Таким образом, температура поверхностей панелей лучистого обогрева пола не должна превышать +29°C. Поверхности потолочных панелей допускают температуру не выше 35 — 40°C, в зависимости от критериев теплового комфорта, установленных стандартом ISO 7730.

Рекомендуемая разность температур воздуха на уровне головы и ног около 3°C. Внутри хорошо изолированного здания выбор материала поверхности пола имеет решающее значение в отношении того, насколько чувствительно определяется тепло поверхности пола.

Например, дубовый паркет при температуре 21°С и каменный пол при температуре 26°С —  дают нейтральную чувствительность и воспринимаются примерно одинаково оголённой ступнёй (ISO / TS 13732-2).

Лучистая энергия ниже (70%) при подогреве пола, чем энергия потолка с точки зрения нагрева (85%), поскольку эффект конвекции более выражен в случае панелей напольного отопления.

Достаточно высокая средняя температура пространства, нагретого лучистым излучением, тем не менее, несколько ниже температуры воздуха в пространстве с конвекционным нагревом. Но этот фактор выражается преимуществом, когда относительная влажность зимой имеет показатель более комфортный в первом случае.

Методы расчёта под эксплуатацию оборудования

Передача тепла между водой и пространством различна для каждой конфигурации системы. Поэтому оценка теплопроводности крайне важна для правильной разработки проекта.

Два метода расчета, включенные в документ ISO 11855, — это упрощенные методы расчета в зависимости от типа системы, метода конечных элементов или метода конечных разностей.

Упрощенные методы расчета специфичны для заданных типов систем в граничных условиях. Исходя из рассчитанной средней температуры поверхности при заданной температуре распределенной жидкости и рабочей температуры в пространстве, можно определить стационарную теплоемкость.

Таким образом, тепловая мощность систем напольного, настенного и потолочного отопления определяется следующими расчётами.

Для напольного нагрева и потолочного охлаждения:

Q = 8,92*(T_O — T_SM)

Нагрев стен и охлаждение стен:

Q = 8,0*(T_O — T_SM)

Потолочный нагрев:

Q = 6,0*(T_O — T_SM)

где: Q — теплоемкость, Вт/м²; T_O — рабочая (комфортная) температура пространства, ºC; T_SM — средняя температура поверхности, ºC.

Тепловая мощность для пола и потолка составляет до 100 Вт/м² и 40 Вт/м², соответственно. Для поддержания стабильной тепловой среды система управления должна поддерживать баланс между коэффициентом усиления тепла здания и подаваемой энергией от системы.

Сравнительный анализ производительности лучистых панелей

Пусть есть условное исследуемое здание, проект отопления которого смоделирован при помощи программного обеспечения (к примеру, TRNSYS). Внутри установлены нагревательные лучистые панели:

• подогрева пола,
• настенного нагрева,
• потолочного отопления.

Полное панельное отопление имеют общую площадь 160 м². Стеновая панель нагрева расположена на внешней стене, имеет общую площадь поверхности 177 м². Панель потолочного отопления расположена на потолке первого и второго этажа дома, имеет общую площадь 160 м².

Потолочная панель отопления работает как потолочный нагрев нижнего этажа и как подогрев пола верхнего этажа. Общая площадь конструкции составляет 80 м².

Основным компонентом нагревательных панелей является труба, внутри которой течет горячая вода. Температура на входе горячей воды имеет значение 37°C, типичное для всех систем отопления.

Для нагрева всех лучистых панелей используется классический котёл, работающий на природном газе. Насос циркуляции воды электрический.

Первичное потребление энергии системой отопления

Потребление первичной энергии E за отопительный сезон анализируемого здания рассчитывается с использованием следующего уравнения:

E = Eq + Eel / Hel

где: Eg — потребление природного газа за отопительный сезон; Eel — потребление электрической энергии за отопительный сезон; Hel (0,4) – коэффициент эффективности выработки электроэнергии.

Анализ эксплуатационных расходов

Общая стоимость эксплуатации Ct для запуска системы отопления рассчитывается с использованием следующего уравнения:

Ct = Cel * Eel + k * Cg * Eq

где: Cel — удельная стоимость электроэнергии; Cg — удельная стоимость природного газа; k — коэффициент коррекции потребления природного газа.

zetsila.ru

Лучистое отопление представляет собой одну из самых современных систем обогрева помещений. Принцип ее действия заключается в нагревании предметов потоком лучистой энергии, переносимой электромагнитными волнами инфракрасного диапазона. Далее тепло, исходящее от этих предметов, нагревает воздух.

Существует несколько источников подобного излучения (например, электрические или газовые инфракрасные излучатели), однако самыми распространенными из них являются пленочные лучистые электронагреватели.

Пленочный электронагреватель состоит из резисторов, расположенных между двумя слоями полимерного покрытия. Ширина изделия составляет не более 30 сантиметров, а толщина – 1 миллиметра. Длина и другие параметры в каждом конкретном случае определяются техническим заданием относительно установки отопительной системы.

Резисторы, разогреваемые электрическим током, передают тепловую энергию на алюминиевую фольгу, что является причиной образования инфракрасного тепла, прогревающего помещение. Необходимо отметить, что во время работы устройства не меняется уровень влажности. Максимальная температура нагрева составляет 450 градусов.

Лучистое отопление в виде пленочного электронагревателя позволяет осуществлять равномерный прогрев помещения и поддерживать температуру на заданном уровне. Установить необходимый режим работы изделия можно путем использования терморегулятора или GSM-контроллера.

Температура воздуха постепенно увеличивается в течение 50 минут с момента включения прибора. После достижения необходимого уровня тепла устройство переходит в автоматический режим его поддержания (включается не более, чем на 10 минут в час).

При отсутствии необходимости постоянного обогрева помещения можно использовать низкотемпературный режим работы системы, практически не требующий затрат электроэнергии.

Необходимо обратить внимание на компактные размеры пленочных электронагревателей, благодаря чему их можно устанавливать на ограниченном пространстве.

Применение системы

Можно применить практически на любой зоне потолка, например, над кроватью.

В настоящее время сферу использования такого агрегата, как лучистое отопление, составляют различные помещения, а именно:

• жилые, производственные и офисные здания,
• балконы, зимние сады, лоджии,
• детские и лечебно-профилактические учреждения,
• общественные места (например, спортзалы, гостиницы, рестораны),
• сауны,
• киоски и павильоны.

Однако его можно использовать не только для обогрева, но и для других целей, в частности, сушки автомобильных кузовов после покраски.

Свойства лучистого отопления

По сравнению с другими видами систем обогрева, лучистое отопление имеет ряд положительных качеств, самыми распространенными из которых являются:

• простота монтажа,
• долговечность,
• возможность установки не только в новостройках, но и в реконструируемых зданиях,
• надежность,
• эффективность,
• пожаробезопасность,
• компактность,
• экологичность,
• экономия затрат на отопление,
• сочетание с интерьером практически любого помещения.

Существенными недостатками данного агрегата являются высокая стоимость электронагревателей, а также низкая эффективность при использовании в городских квартирах. Это обусловлено тем, что во время работы устройства в квартире нагревается потолок, стены и пол, при этом значительная часть тепла вдоль стен и потолка уходит в соседние помещения.

Требования к установке

Для монтажа этого агрегата необходимы такие данные, как:

• план и теплотехническая характеристика помещения,
• условия для снабжения электроэнергией.

В его комплектацию входят практически все необходимые предметы, дополнительно можно приобрести только терморегуляторы и электропроводку.

aquagroup.ru

Лучистое отопление

Одним из прогрессивных методов отопления помещений большой площади является лучистое отопление, которое, по сравнению с классическим паровым и газовым отоплением, требует значительно меньших затрат. Экономия достигается как в потреблении сжигаемого топлива, так и в общих, более низких затратах на отопление.

Однако вопреки этой бесспорной выгоде лучистого отопления отношение заказчиков к данному типу отопления пока очень осторожное. Они часто выбирают более традиционные системы отопления, порой не вполне подходящие для больших помещений.

Недоверие заказчиков связано, с одной стороны, с закрепившимся стереотипом — в советское время для отопления промышленных помещений большой площади использовали системы с центральными котельными, а с другой, — с незнанием физического принципа лучистого отопления. К тому же, по правде говоря, разработка проекта лучистого отопления сложнее, и в нем необходимо учитывать множество условий, влияющих на тепловой комфорт человека, находящегося в зоне лучистого отопления.

Попытаемся рассказать подробнее о лучистом отоплении

Прежде всего, что такое тепло и как человек его чувствует? Как нас учили в школе, температура вещества — это одно из проявлений его энергии, например тепловой вибрации молекул вещества.

Эта энергия распространяется в основном тремя способами:
1. Конвекцией, или распространением воздуха.
2. Кондукцией, то есть проводимостью.
3. Электромагнитными волнами, или излучением.

Первый и второй способы передачи энергии — конвекцию и кондукцию — как раз и используют конвекционные тепловоздушные отопительные системы. В этом случае тепловая энергия воздуха, согретого конвекторами или тепловоздушными обменниками, распространяется в пространство постепенной передачей энергии (тепла), причем сам источник энергии охлаждается.

Необходимым условием такого распространения тепла является вещественная среда, так как передача энергии (тепла) происходит при непосредственном соприкасании молекулы вещества с более высокой температурой с молекулой более низкой температуры. Человек в отапливаемом пространстве становится составной частью системы и ощущает тепло как непосредственную тепловую энергию окружающего воздуха и предметов, с которыми соприкасается. Таким образом, для конвек-ционно отапливаемого пространства действителен закон, согласно которому температура воздуха (tv), согретого конвекторами, выше или равняется температуре окружающих предметов (tp), которые должны быть согреты этим воздухом.

Над другим способом распространения тепловой энергии — излучением — мы часто даже не задумываемся, хотя с ним встречаемся каждый день. Этим способом Солнце передает свою тепловую энергию поверхности Земли, от которой впоследствии нагревается воздух. В данном случае речь идет о передаче тепла электромагнитным излучением определенной длины волны.

Энергия электромагнитного излучения трансформируется в тепло после попадания излучения на поверхность предметов, которые данную энергию поглощают. Здесь действительна физическая симметрия между излучением и поглощением энергии черного тела. Если мы нагреваем тело, оно начинает излучать электромагнитные волны (энергию) в окружающее пространство. Если данная энергия поглощается другим телом, это приводит к нагреванию этого тела, что и используется при лучистом отоплении, В этом случае лучистые отопительные устройства, которые размещают на определенной высоте над полом, излучают электромагнитные волны, которые с очень незначительными потерями проходят через воздух, поглощаются полом, вследствие чего повышается температура пола и предметов, на которые попадает излучение. Согретый таким образом пол нагревает воздух.

Влияние лучистого отопления на человека можно сравнить с прогулкой в солнечный весенний день. Температура воздуха еще не достаточно высокая, однако солнечные лучи уже согревают землю, и человек ощущает их как приятное тепло.

Упомянутое выше равенство между температурами воздуха и предметов в обоих случаях действительно только в домах с качественной теплоизоляцией.

Приведенные свойства можно отобразить следующим образом:
1. Пере дача тепла конвекцией: tv > tp.
2. Передача тепла: конвекционное тело — согревание воздуха — согревание человека.
3. Передача тепла излучением: tv < tp.
4. Излучающее устройство: согревание предметов и человека — согревание воздуха.

Для того чтобы сравнить эффективность конвекционного и лучистого отопления в типичном промышленном помещении, попробуем проанализировать требования к состоянию теплового комфорта человека и энергетические параметры обеих систем отопления.

Тепловой комфорт

Тепловой комфорт можно определить как приятные ощущения человека в отапливаемом пространстве.

На тепловые ощущения человека и его комфорт влияют несколько факторов, из которых самими важными являются:
— температура воздуха tv (°С);
— температура плоскостей, ограничивающих интерьер,— tu (°C);
— скорость перемещения воздуха в помещении — w (ms-1);
— тепловое сопротивление одежды — Re (m2.K.W-l);
— уровень активности человека — Q (W);
— относительная влажность среды — ф (%).

Температура воздуха в помещении обычно относится к первичным критериям оценки теплового состояния отапливаемого помещения. Этот критерий вместе со скоростью перемещения воздуха определяет конвекционную передачу теплового потока от человека к окружающему пространству.

В обычных отапливаемых домах при температуре 18-20° С допускается движение воздуха не более 0,1 м/с. Идеальное отопление должно было бы обеспечить такое вертикальное распределение воздуха в помещении, при котором температура на уровне высоты головы человека (приблизительно 1,7 м над полом) была бы примерно на 2° С ниже, чем на уровне 10 см над полом.

Значительное влияние на тепловой комфорт человека имеет температура ограничивающих плоскостей помещения, которая должна быть такой, чтобы разница температур стен и пола и температуры воздуха составляла не более 7° С, если человек отдыхает, и не более 10° С, если он работает.

Среднее арифметическое эффективной температуры стен и температуры воздуха в интерьере (ti) можно определить как внутреннюю температуру в помещении. Эта температура измеряется сферическим термометром в центре помещения на высоте 1 м от пола, что соответствует центру тяжести стоящего человека. Значение измерения обычно является нормативным значением для проектирования технологии отопления в помещении.

Если влажность воздуха в помещении варьируется в диапазоне 35-70%, она не влияет на ощущение теплового комфорта человека, так как наличие водяного пара в воздухе также воздействует и на интенсивность испарения влаги с тела человека.

Остальные факторы, влияющие на тепловой комфорт в помещении, можно определить как принадлежащие к более широкому набору микроклиматических условий.

К ним относятся:
— частицы пыли в воздухе;
— микроорганизмы или бактерии;
— газы, испарения и запахи разного типа;
— содержание ионов в воздухе.

Оценка потребления энергии

В прошлом оценка потребления энергии на отопление промышленных объектов в соответствующих технических стандартах не устанавливалась и даже не рекомендовалась. Однако предполагается, что в процессе согласования стандартов со стандартами стран ЕС критерии потребления тепла будут нормативно зафиксированы. Потребление энергии для отопления загородного дома оценивают на основе тепловой характеристики объекта qo.

Если действительно соотношение qo < = qo N, объекты удовлетворяют требованиям, в обратном случае они не соответствуют критериям.

Нормативная тепловая характеристика qoN для производственных промышленных объектов определяет объекты:
1) с очень легкой и легкой работой (табл. 4, строка А);
2) со средне тяжелой и тяжелой работой (табл. 4, строка Б).

Тепловая характеристика qoN для производственных промышленных объектов

При расчете потребления тепла и тепловой характеристики зданий исходят из: .
— тепловых потерь, данных стандартом для температуры воздуха внешней среды;
— характеристик смежных строений объекта.
— энергетическими требованиями;
— экономической эффективностью;
— экологической обстановкой.

Отопительные системы по источнику тепла разделяются на:
— центральные (котельная на твердом, жидком, газовом топливе);
— децентрализованные (прямообогревающие уст
ройства).

По дистрибьюции тепла отопительные системы делятся на:
— водяные (с горячей, теплой водой, низкотеп-лотные);
— паровые (среднего и низкого давления).
— тепловоздушные.

По способу передачи тепла отопительные системы бывают:
— конвекционными (отопительные элементы, тепловоздушные, проветривающие и климатизационные устройства);
—- лучистыми.

Лучистые системы, в свою очередь, разделяются на следующие группы:
— светлые излучатели;
— темные;
— супертемные (излучатели, излучающие панели).

Выбор отопительной системы в значительной мере зависит от следующих факторов:
— выбор источника тепла и типа топлива;
— способ дистрибьюции тепла;
— характер отапливаемого помещения;
— способ передачи тепла в помещении.

Исходя из вышеприведенных требований, решение по использованию того или иного типа отопительных систем следует принимать, опираясь на потребност пользователя, что гарантирует высокое эксплуатационное качество в отапливаемом помещении.

Из всего сказанного выше можно сделать вывод, что вопреки необходимости решать эти проблемы комплексно доминирующим остается способ передачи тепла от отапливающего элемента или панели в отапливаемое пространство помещения с использованием конвекционной или лучистой системы;
Различный физический принцип передачи тепла и вещества, в случае конвекционного и лучистого отопления, предполагает, что при расчете потребности в тепле для отопления необходимо учитывать все физические законы, которые характеризуют передачу тепла конвекцией и излучением.

Конвекция

При использовании систем конвекционного отопления температура стен (tu) ниже температуры воздуха (tv). tu тем ниже tv, чем хуже теплоизоляционные свойства строительных материалов, использовавшихся при возведении дома, а также, чем ниже внешняя температура (te).

Общие тепловые потери объекта (Qc) равняются сумме тепловых потерь конструкцией (Qp) и тепловых потерь, связанных с вентиляцией (Qv):
Qc = Qp +. Qv
Тепловые потери через стены определяются из основной тепловой потери (Qo) суммированием с коэффициентами по следующему соотношению:
QP = Qo.(l + pl +Р2),
где pi — коэффициент на компенсацию влияния холодных стен; р2 — коэффициент на ускорение нагрева.

Потребность в тепле для отопления с помощью центральной системы отопления выше на 5—15%, чем потребность в тепле при децентрализованном отоплении. Приведенная процентная разница представляет коррекцию на потери в системе доставки тепла.

Лучистая отопительная система

При лучистом отоплении температура воздуха (tv) * ниже температуры окружающих плоскостей (tu). При Я этом tv тем ниже tu, чем хуже теплоизоляционные И свойства строительных конструкций и чем ниже вне-Ш щняя температура (te).

Расчет потребности в тепле для определения тепловой мощности излучателей производится из системы трех линейных уравнений теплового равновесия помещения.

Электромагнитное излучение

Излучение — это передача электромагнитной энергии в виде поперечных волн. Источником энергии являются возбужденные частицы, появляющиеся при возвращении возбужденной частицы на основной энергетический уровень. Данное возвращение сопровождается эмиссией фотонов излучения.
Процесс перехода на уровни может отличаться, и его проявления могут быть различными. Если процесс перехода инициируется столкновениями молекул, которые характеризуют температуру тела, то излучение обозначается как тепловое. Излучение в таком случае может иметь как корпускулярный, так и волновой характер. Квантовые корпускулярные свойства характерны для кратковолнового излучения, а волновые — для длинноволновых излучений. Электромагнитные излучения различных видов похожи друг на друга, но отличаются длиной волны и действием.

Тепловое излучение определяется как та часть спектра, которая характеризируется волновой длиной от 10~7 м до 10~4 м. В этой области находится и диапазон света с длиной волны 3,9.10Г7 до 7,8.10~7 м. Большинство твердых и жидких веществ излучает на всех длинах волн от 0 и до бесконечности и имеет полный спектр излучения. Твердые вещества имеют непрерывный спектр излучения. Излучение зависит от вида вещества, из которого состоит тело, его температуры и поверхности.

Излучение тел с растущей температурой резко возрастает, при этом изменяется и спектр излучаемых волн. Вместе с ростом плотности потока излучения максимум спектральной плотности передвигается в область более коротких волн (приводимая зависимость известна как закон Вена). Таким образом повышается величина излучаемой энергии при коротких волнах. По этой причине при высоких температурах излучение доминирует над конвекцией и проводимостью.

При низких температурах наблюдается обратное явление. В самом излучении участвуют только тончайшие слои на поверхности тела. Тепло, распространяемое излучением, в отличие от тепла, распространяемого конвекцией и кондукциеи, по своим параметрам и тепловому действию приближается к свойствам природного солнечного излучения.

Солнечные лучи, попадающие на поверхность Земли, имеют спектральный диапазон от 260.10“9 до 3000.10-9 м. Это значит, что спектр содержит видимое ультрафиолетовое и невидимое инфракрасное излучение. Излучение инфракрасных излучателей может находиться как в видимой (светлые инфракрасные излучатели), так и в невидимой (инфракрасной) части спектра (темные и супертемные излучатели).

Таким образом, становится ясно, что различный физический принцип передачи тепла требует различных способов расчета и проектирования отопительной системы. Так же и воздействие отопительной системы на тепловой комфорт человека будет отличаться от энергетических требований.

Сравним температурные условия, образованные центральной паро- и тепловоздушной отопительными системами и лучистой системой отопления (рис. 1).

Рис. 1. Пример температурных условий в помещении при использовании различных систем отопления: а — при лучистом отоплении; б — при конвективном отоплении

При конвективном отоплении тепловая энергия поступает в помещение с помощью конвективных устройств и тепловоздушных обменников. Источником тепла является энергия пара, поставляемая с помощью трубопроводов от центрального источника — котельной.

В этом случае тепловой комфорт обеспечивается обогретым воздухом, поступающим от обменников и конвективных устройств: дело в том, что первичной теплоносительной средой является горячий пар. Следовательно, согретый таким образом воздух бывает достаточно теплым. Однако чем теплее воздух, тем он легче и быстрее перемещается вверх. Это приводит к тому, что объем помещения согревается воздухом сверху вниз, причем под крышей температура наиболее высока. К тому же крыша с различными технологическими отверстиями и форточками считается помещением с плохими теплоизоляционными свойствами.

Распределение температур при лучистом и тепло-воздушном отоплении в зависимости от высоты представлены на рисунке 2.

Вторым отрицательным результатом бывает так называемый каминный эффект, который увеличивает обмен воздуха в помещении. Мощность центрального отопления должна покрывать тепловые потери всей цепочки производства, дистрибыоции и обмена тепла (рис. 3).

Если потребление газа для производства тепловой энергии в котлах — 100%, потери в самом источнике тепла составляют 15% в виде воды и 20% в виде пара от всего количества энергии.

Лучистая отопительная система состоит из тепловых устройств — излучателей, которые помещаются над отопливаемой площадью. После включения и согрева на номинальную температуру излучатели начинают излучать электромагнитные волны, которые с небольшими потерями проходят через воздух, попадают на пол и преобразуются в тепло. Это значит, что воздух обогревается вторично, но уже от пола, который таким образом становится самым теплым местом в объекте. Излучатели с выгодой можно размещать только над местом, где находятся люди, чтобы обеспечивать им необходимые температурные условия, то есть образовывать температурные зоны без отделения их перегородками. Образование необходимых температурных режимов в этих зонах способствует снижению потребления газа от 70 до 30%.

Температурный градиент в зависимости от высоты при лучистом отоплении приближается к требованиям идеального отопления. В этом случае температура воздуха на уровне головы человека ниже, чем при тепловоздушном отоплении.

Так как площадь конструкции и коэффициент прохождения тепла для обоих случаев одинаковы, соотношение тепловой Мощности будет равняться соотношению t. В процентном отношении тепловая мощность лучистого отопления для покрытия тепловых потерь конструкции будет составлять только 74% от значения для тепЛовоздушной системы. Таким образом, комплексное сравнение гораздо сложнее, но оно соответствует среднему отношению тепловых мощностей, которые на практике составляют 80%.

Более низкая температура воздуха позволяет передавать биологическое тепло, которое образуется во время работы, и тем самым предотвращает перегрев организма.

Этот феномен лучистого отопления наступает в результате физической передачи тепла, где лучистый поток образует добавку тепла к температуре воздуха, ощущаемого человеком.

Данный расчет в таком виде является только показательным и предназначен для понимания физического принципа. Рассчитать с его помощью тепловую мощность невозможно, так как он не учитывает остальных условий, которые для этого расчета необходимы.

При отоплении излучателями в качестве прямо-обогревающих устройств не учитываются потери, связанные с дистрибьюцией тепла. Таким образом, использование газа представляется более целесообразным.

Общая энергетическая экономия топлива при лучистом отоплении может достигать 70% относительно сравнительной паро- и тепловоздушной отопительных систем.

Использование лучистых отопительных систем как прогрессивных и эффективных систем отопления предоставляет определеннее выгоды с точки зрения образования рабочей среды.

1. Централизованное использование природного газа обеспечивает легкость его применения и более удобное регулирование температур в помещении.
2. Температура воздуха на уровне пола на 2~3° С выше, чем на высоте 1,5 м над полом.
3. Более равномерным способом распределяется температура по всей высоте отапливаемого объекта между газовым излучателем и полом.
4. При использовании лучистого отопления нет движения пыли.
5. Лучистое отопление является экологически безопасным.
6. Не требует применения воды.
7. Лучистая система, по сравнению с тепловоздуш-ной, работает практически бесшумно.
8. Лучистая отопительная система не может замерзнуть.
9. Обогрев помещения достигается за 10-25 минут.
10. Легкий монтаж и ремонт.

Недостаток лучистого отопления: лучистую отопительную систему нельзя использовать в помещениях, где существует опасность возникновения пожара.

Газовые инфракрасные излучатели

В настоящее время для отопления крупных площадей используется три вида газовых излучателей:
1. Светлые газовые излучатели.
2. Темные газовые излучатели.
3. Сверхтемные (компактные) газовые излучатели.

Газовые излучатели сжигают газ для обогрева специальной излучающей поверхности, которая согревается прямым контактом со сжигаемыми газами.

Светлые газовые излучатели

Источник излучения — пористая керамическая пластина, которая нагревается беспламенным поверхностным сжиганием газа до температуры 800-1000° С. При этой температуре образуется электромагнитное излучение с длиной волны от 2Д.10“6 до 3,0.10“6 м. Волна этой длины распространяется практически прямолиней-но и почти без потерь проходит через воздух.

Лучистая эффективность светлых газовых излучателей составляет от 50 до 75%.

Для повышения эффективности излучателей некоторые изготовители размещают перед лучистой керамической поверхностью дефлексную решетку, которая возвращает часть эмитированных энергетических частиц назад на активную поверхность, что приводит к возбуждению частиц атомов и к последующему увеличению эмиссии фотонов излучения.

У светлых излучателей доминирует корпускулярное излучение, которое определяет их свойства. Угол ядра излучения обычно равняется 60°, и область излучения на поверхности относительно четко ограничена (рис. 4). Иногда излучатели этого типа, благодаря этому свойству, обозначаются как «теплометы». Они достигают высокой интенсивности излучения.

Так как корпускулярный характер и высокая интенсивность способствуют проникновению излучения под поверхность предметов, изготовленных из непроводящих материалов, они довольно быстро нагреваются. Это присходит потому, что 1 дм излучающей площади способен передать мощность приблизительно до 1200 Вт.

Сами излучатели имеют небольшие размеры. Горелки обычно работают по принципу атмосферных инжекторных горелок, в которых необходимый для сжигания воздух смешивают с газом с помощью инжекторов. Смешанный с газом воздух поступает через капиллярные отверстия в керамической пластине, зажигается и горит на ее поверхности. Продукты сжигания поступают в помещение.

Раньше эти излучатели использовались в основном для технологического обогрева — сушки бумаги на целлюлозных комбинатах, для размораживания вагонов и т. д. В дальнейшем их стали использовать для обогрева и отопления промышленных объектов.

Область использования светлых излучателей

Хотя все излучатели могут использоваться для отопления промышленных помещений, область их применения четко ограничена: они не пригодны для отопления тех помещений, где постоянно находится человек.

Высокая интенсивность и относительно острый угол излучения приводят при отоплении по всей площади к неравномерному распределению плотности излучения на полу, очень часто наблюдается возникновение довольно больших необлучаемых площадей, которые в сумме могут составлять значительный процент площади помещения.

Это приводит к тому, что в полу не аккумулируется достаточного количества энергии для равномерного обогрева воздуха в помещении, что в результате приводит к большой разнице между ощущаемой температурой и температурой воздуха.

Таким образом, в отапливаемом помещении человек не чувствует себя комфортно, так как в зоне высокой плотности излучения может наступать нагрев темени головы до температуры больше чем 25° С, что является максимально допустимой границей гигиенической нормы, а вне этой зоны, где уже не чувствуется влияние излучения, человек ощущает некомфортно низкую температуру воздуха. К сожалению, устроенное таким образом отопление встречается довольно часто.

Неправильно спроектированная и реализованная система часто приводит в будущем к отказу от любого лучистого отопления. Но и теоретически правильное проектирование отопления светлыми излучателями по всей площади, хотя и дороже Чем иной проект, не гарантирует теплового комфорта. Основанием является длина волны и корпускулярный характер излучателя.

Области, в которых светлый излучатель удовлетворяет своему функциональному назначению и самым эффективным способам обогрева, мы приводим ниже:
— локальное отопление рабочих мест в пространстве, которое не отапливается;
— различные виды складов, погрузочных рамп и других пространств, где невозможно получить повышенную температуру воздуха или из-за его чрезмерного обмена или из-за низких теплоизоляционных свойств объектов;
— обогрев частей внешнего пространства, например трибун стадионов, рынков и т. д.

Все эти пространства с точки зрения теплового комфорта При этом должны соблюдаться следующие условия: человек в отапливаемом светлыми излучателями пространстве находится только ограниченное время, одежда на нем должна быть теплой, чтобы защищать его от холодного воздуха и действия корпускулярного излучения.

В настоящее время в связи с использованием конструктивных материалов с лучшими теплоизоляционными свойствами светлые излучатели теряют свою привлекательность с точки зрения эксплуатационных расходов на отопление. Причиной этого является техническая невозможность изолирования места сжигания, то есть тяжело обеспечить подачу воздуха для сжигания и отвод продуктов сжигания во внешнюю среду, в связи с чем повышается коэффициент обмена воздуха в про-странстве(на 1 кВт мощности необходимо иметь 30 м2 проветриваемого воздуха сверх того, который необходим для обеспечения работы людей и технологии), что означает потерю значительной части уже произведенного тепла.

Темные газовые излучатели

Приведенные недостатки светлых излучающих систем были устранены в новых типах излучателей, предназначенных для отопления всей площади, — темных газовых излучателей. В данном излучателе смесь воздуха и газа сжигается в металлической закрытой трубе, которая обогревается самим пламенем и продуктами сгорания.

Увеличение размеров излучателя ведет к уменьшению его поверхностной температуры до 350-450° С. Излучатель имитирует излучение, максимум которого находится в области 4,1.10~6-8,1.10~6 м. Темный излучатель характеризуется более низкой лучистой эффективностью, которая колеблется в диапазоне 45-60%. Эта эффективность достигается с помощью так называемого рефлектора, который образует зеркальную плоскость, отражающую излучения в необходимом направлении. Волна распространяется не прямолинейно, а изгибается, поэтому требуется рефлектор специальной формы.

Кроме центрального излучения, которое распространяется примерно под углом 90°, имеется и боковое излучение с углом 120° (рис. 5).

Темный газовый инфраизлучатель пригоден для отапливания объектов по всей площади.

Правильно подобранные системы отопления с использованием темных газовых излучателей более выгодны из-за равномерной интенсивности излучения, попадающего на пол.

Конструкция современных типов темных излучателей направлена на максимальную экономию первичного носителя, например природного газа, которая достигается следующими способами:
1. Использованием качественных материалов и технологий. Решающее влияние на лучистые свойства излучателя имеют материалы, применяемые при их изготовлении. У излучающих труб решающим фактором является их срок службы. Сегодня существуют технологии производства труб, которые гарантируют неизменность их свойств и длительности срока использования, равняющегося сроку использования всего устройства.
2. Использованием патентов и изобретений. Использование горелки внутри излучателя уменьшает влияние температурных шоков на материал излучающей
трубы, повышает эффективность передачи тепла и качество сгорания.
3. Качественным управлением на базе микропроцессорной техники, которая способна удовлетворить требования заказчика и сделать более эффективной эксплуатацию лучистого отопления. Позволяет управлять иными субсистемами, связанными с общими микроклиматическими условиями в отапливаемом пространстве.
4. Исключительными техническими решениями, которые гарантируют долговременную эксплуатацию без неисправностей с гарантированными параметрами.

Следует сказать, что темный газовый излучатель с точки зрения вывода продуктов сгорания гораздо предпочтительнее. При условии выполнения требований гигиенических стандартов и при своевременном проветривании можно выводить продукты сгорания в поме-щение> осуществлять вывод продуктов сгорания во внешнюю среду, комбинированную подачу воздуха для сжигания и вывода продуктов сгорания или же центральный вывод продуктов сгорания. Конкретные решения проекта всегда соответствуют индивидуальным требованиям каждого конкретного дома.

Сверхтемный излучатель — специальный тип темного излучателя — имеет пониженную рабочую температуру до 150-200° С. Излучатель генерирует излучение с длиной волны более чем 14.10-6 м, которое уже невозможно рефлектором направить в когерентные пучки, и сам излучатель облучает всю поверхность пространства. При этом его лучистая мощность колеблется на уровне 40%. Поэтому сверхтемный излучатель имеет массивный изолированный рефлектор (рис. 24), задачей которого является защита его от больших конвективных потерь.

Лучистая энергия в значительной мере поглощается воздухом и водяным паром, что приводит к првышению температуры воздуха прямым излучением. Поэтому эти низкотемпературные излучатели используются в хорошо изолированных помещениях с малым обменом воздуха. Увеличение энергии за счет излучения у этих излучателей колеблется от 1 до 2° С.

Излучатели имеют обычно одну горелку и комбинированную подачу воздуха — отвод продуктов сгорания с помощью дымохода. В итоге можно констатировать, что каждый тип пространства требует особого отношения, и только после его анализа можно выбрать оптимальный способ отопления. Каждое шаблонное решение представляет собой угрозу неполучения ожидаемых результатов и может привести к отказу от лучистого отопления, как такового, без принятия во внимание его эффективности.

Одной только заменой паро- и тепловоздушной систем газовыми излучателями можно получить значительное увеличение эффективности отопления, где поддержание теплового комфорта является лишь частью более широкого понятия — микроклиматических условий, которые включают качество воздуха, безопасность, а также выполнение всех остальных требований к пространству.

В последнее время в специальной литературе встречаются статьи, описывающие перспективы недалекого j будущего. Предполагается, что широкое распространение получат бытовые потребители энергии с искусственным интеллектом.

Со многими из них мы встречаемся уже сегодня, например с автоматической стиральной машиной, которая сама просчитывает количество стираемого белья ш после этого программирует потребление воды, количество стирального порошка и, в случае необходимости, изменяет программу стирки.

В качестве другого примера можно привести те компоненты автомобиля, которые самостоятельно ограничивают количество электрических соединении к одной шине коммуникации, чем уменьшают неполезный вес автомобиля до 70%.

Этих примеров достаточно для того чтобы определить, по каким направлениям будут развиваться технологии.

Приведенные выше примеры показывают, что дальнейшие резервы экономии тепловой энергии можно получить, только если учитываются все элементы, которые участвуют в отоплении и создании климатических условий и безопасности отапливаемого помещения.

Отопительные системы — Лучистое отопление

gardenweb.ru