Лучистое отопление

Виды и особенности использования систем лучистого отопления

Отопительные системы постоянно совершенствуются. Конструкторы разрабатывают все более эффективные, экономичные, красивые и удобные приборы. Лучистое отопление – одна из самых новых технологий. Системы лучистого отопления относительно недавно появились на рынке, но уже хорошо себя зарекомендовали. Принцип действия построен на нагревании предметов лучистой энергией, а уже предметы в свою очередь передают тепло воздуху в помещении. Источник инфракрасной энергии может запитываться от электросети или работать на газе, нагревательные элементы размещают в панелях или многослойной пленке.

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.

Обустройство панельно-лучистого отопления в частном доме

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.

Схема работы панельной системы 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.

Конструкция пленочного нагревателя

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.

Как работает ПЛЭН-система

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.

Монтаж пленочной системы

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

Различают такие виды панелей:

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.

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.

Панели отопления в торговой точке

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.

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.

Порядок действий при установке стеновых отопительных панелей

Для жилых помещений используют преимущественно пленочные и панельные инфракрасные нагреватели.
зовое 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.

Принципы построения и работы лучистого отопления, преимущества и особенности проектирования

При использовании традиционного подхода к организации систем отопления, в основу их работы, как правило, закладывался эффект нагрева воздуха в результате конвекции. То есть происходил нагрев воздуха, который потом перемещался по вертикали, создавая ощущение комфорта.

Однако, при таком подходе, КПД системы относительно невелик. Ведь за счет уменьшения плотности воздуха при нагреве, в помещениях с высотой потолков до 3-х метров, теплые воздушные массы скапливаются в припотолочном пространстве выше уровня человеческого роста. Перепад температур может составлять до 10ºС (20ºС на уровне пола и 30ºС вблизи потолка). А если говорить о помещениях с большой площадью и высотой потолков свыше 5 м (склады, производственные цеха), то в этом случае тепловая энергия уходит в буквальном смысле «в никуда».

Как альтернатива конвекционным системам в 60-е годы ХХ в стали появляться системы, которые объединены одним общим названием – лучистое отопление.
инцип действия таких систем основан на использовании инфракрасного излучения с длинами волн из диапазона 0,77-340 мкм не для нагрева воздуха, а для нагрева предметов, расположенных в помещении, ограждающих строительных конструкций. А они уже становятся источниками вторичного нагрева воздуха. В помещении, где работает лучистое отопление, температура воздуха остается практически неизменной. Исключение составляют запыленные помещения. В таких случаях происходит поглощение частицами пыли инфракрасного излучения, их нагрев и переизлучение в объем. В результате чего поднимается температура воздуха.

Увеличение спроса на лучистое отопление обусловлено рядом преимуществ, характерных для таких систем:

• Скорость нагрева. Повышение чувства комфорта происходит очень быстро после включения.
• Физиологическая «полезность». Доказано, что человеку полезнее дышать прохладным воздухом. Повышение температуры вдыхаемого воздуха, затрудняет протекание экзотермических реакций в легких.
• Уменьшение пылевых конвективных потоков в объеме. Так как в процессе работы лучевых систем отсутствует конвекция воздуха, то и движение мелких частиц пыли от пола к потолку уменьшается. Соответственно, воздух в помещении чище.


• Отсутствие «подгоревшей» пыли. При разогреве радиаторов до температуры 50-60ºС происходит «подгорание» пыли, осевшей на них. Эти пригоревшие частицы в дальнейшем оседают на потолке, обоях, что ускоряет потерю ими привлекательного внешнего вида.
• Отсутствие сквозняков. Из-за минимального прогрева воздуха, практически полностью исключены сквозняки – перемещение воздуха между областями с разным давлением и среднеобъемной температурой.
• Экономичность. В связи с отсутствием прогрева верхних слоев воздуха в помещении, затраты на акцентированное отопление «полезных зон» уменьшаются. Для электрических систем проектная потребляемая мощность составляет порядка 20 Вт на кв. м.

ПОЛЕЗНО ЗНАТЬ. Экономия на текущих расходах отопления составляет 5-15% по сравнению с радиаторными системами.

Существует несколько классификационных признаков, в соответствии с которыми системы лучистого отопления подразделяются на группы. По длине волны инфракрасного излучения:

По размеру отапливаемой площади:

Локальные системы особенно популярны в больших производственных цехах, когда нет необходимости обогрева зон, в которых отсутствуют люди. В таких случаях нагревательные элементы ставят для обслуживания рабочих участков, где постоянно находится персонал. По источнику получения излучения:

Для работы в помещениях малой площади и локального нагрева активно используются электрические системы. Для обслуживания больших помещений чаще применяются газовые системы лучистого нагрева. По способу монтажа:

По месту расположения:

Часто можно встретить электрические системы нагрева пленочного типа. В этом случае в качестве нагревательного элемента используется многослойный пленочный элемент с резестивным слоем. При протекании по нему электрического тока, происходит выделение инфракрасного излучения. Такие системы могут быть смонтированы в любой части помещения. Удобно пленку использовать в тех случаях, когда установка на потолке невозможна. Ее толщина, в зависимости от модели, может составлять менее 1мм. Часто такие системы оснащены термодатчиками, дающими возможность эксплуатировать их в автоматическом режиме

ПОЛЕЗНО ЗНАТЬ. После выхода пленочной системы отопления в номинальный режим, время ее работы может составлять всего порядка 10 мин в час.

В больших помещениях могут использоваться газовые системы лучистого нагрева. Простейшая конструкция такого нагревательного элемента может представлять собой U-образную трубу, в начале которой находится газовая горелка, а в средней части смонтирован вентилятор.

Основная особенность, которую нужно учесть при проектировании лучистого отопления – соблюдение минимального расстояния от нагревательного элемента до любых конструкций. Особенно это актуально для конструкций из горючих материалов. В этом случае расстояние должно быть не менее 0,5 м. Таким образом, лучистое отопление, из-за широкого перечня преимуществ, со временем может вытеснить из оборота более традиционные системы нагрева воздуха.

С помощью лучистого отопления уровень теплового комфорта человека достигается быстрее. Понятие теплового комфорта означает, что степень теплоты окружающей среды является удовлетворительной для нормальной жизни. Однако зачастую температура окружающей среды недостаточна, а человек все равно чувствует себя уютно, комфортно. В качестве наглядного примера проведем аналогию с принципом воздействия Солнца на человека.

Действие лучистого отопления схоже по ощущениям с прогулкой в зимний солнечный день. На улице минусовая температура, воздух по-зимнему холоден. Однако, человек чувствует себя уютно, потому что начинает припекать солнышко.

При традиционных системах отопления или при использовании системы воздушного отопления, в отличие от систем обогрева газовыми инфракрасными излучателями, теплый воздух уходит вверх. Напомним, что конвекция – это перемещение воздушной массы или движение в объеме любого газа или жидкости. То есть, нагретые и более легкие слои воздуха вытесняются холодными и более тяжелыми. Теплый слой воздуха также поднимается вверх, уступая место более холодному слою воздуха.

Попробуем проследить отличия лучистой системы отопления от традиционной, или конвекционной. Традиционная система нагрева помещений с помощью батарей, как промежуточного источника тепла, хорошо знакома нам с детства. В отоплении такого типа используется принцип конвекции. Чтобы эффект конвекции сработал, батареи должны располагаться внизу, а не вверху. Это нужно сделать именно по причине физического явления. Дело в том, что теплые слои воздуха вытесняются холодными из нижней части помещения. Если поместить нагревательный элемент вверху, этого явления не произойдет. Таким образом, для того, чтобы полностью прогреть помещение, нужно достаточно большое количество времени. Газовые инфракрасные излучатели решают эту проблему, поскольку с лучистым отоплением все обстоит иначе. Теплый воздух практически не накапливается вверху помещения. С небольшими потерями, электромагнитная энергия преобразуется в тепло в нижней части помещения.

Искусственное лучистое отопление реализуется на практике с помощью таких приборов, как газовые инфракрасные излучатели. Такая отопительная система представляет собой тепловые устройства, расположенные в верхней части помещения. Когда отопление начинает работать, приборы излучают в пространство электромагнитные волны.

Газовые инфракрасные излучатели используют в помещениях с высотой потолков не менее 4 метров. Тепло при лучистой системе отопления не поднимается вверх, а, наоборот, распределяется внизу помещения, что немаловажно для создания комфортных условий в рабочей зоне [на уровне 2,5 м от пола].

• Газовые излучатели «светлого» типа чаще всего используются для отопления промышленных помещений, особенность которых – высокие потолки. Такие части пространства обладают большим воздухообменом, поэтому использование конвекционных систем отопления в них нецелесообразно. В помещениях с высокими потолками лучистое отопление с газовыми излучателями «светлого» типа – наиболее эффективный способ обогрева.«Светлые» газовые излучатели работают на природном или сжиженном газе. При горении газовоздушной смеси в отверстиях керамической плитки, температура на поверхности прибора достигает 950оС. Степень излучения достаточно высока, поэтому теплоотдача происходит за очень короткие сроки. Для корпуса устройства используются специальные антикоррозийные материалы, значительно продлевающие срок работы газового излучателя.

• Газовые излучатели «темного» типа. Излучающим элементом в таких излучателях являются металлические трубы. Температура на поверхности таких излучателей достигает в среднем 400оС. Особенность приборов такого типа в том, что для их эксплуатации обязателен отвод продуктов сгорания с помощью воздуховодов.

Лучистое отопление – достижение современной науки, которым можно и нужно пользоваться. Мы приведем в пример несколько неоспоримых достоинств этого вида отопления для того, чтобы окончательно развеять все сомнения.

Итак, к несомненным плюсам лучистого отопления можно отнести:

• Отсутствие конвекции способствует тому, что пыль и другие летучие вещества не витают в воздухе. Данный факт немаловажен для людей, чувствительных к аллергенам.
• Значительная экономия средств по причине низких затрат и небольшой стоимости газового топлива.
• При эксплуатации газовых излучателей количество выделяющихся продуктов сгорания не нарушает пределы допустимой санитарной нормы, поэтому лучистое отопление можно по праву назвать экологически чистым и безопасным.

Грубо говоря, Солнце можно назвать существующим в природе лучистым отоплением, обеспечивающим тепловой комфорт. Ощущение теплового комфорта немаловажно в рабочих условиях, поэтому используют газовые инфракрасные излучатели. Наукой доказано: находящийся в зоне теплового комфорта человек показывает значительно лучшие результаты работы, чем тот, кто замерзает на рабочем месте. Это неудивительно. Организм устроен так, что, когда человеку холодно, затрачивается больше килокалорий. У человека, затрачивающего силы на то, чтобы согреться, большая часть энергии используется не для работы. Это пагубно влияет на производительность труда. Цель руководителей предприятия – выбрать оптимальную систему отопления для обеспечения комфортных условий производства.

Отопление частного дома » Другие варианты отопления

Инфракрасное лучистое отопление

Короткие волны светового излучения являются частью видимого спектра, а длинные относятся к ультракоротким радиоизлучениям. Инфракрасное (ИК) излучение, положенное в основу лучистого отопления, обладает свойствами обоих видов волн. Оно видимо для человеческого глаза и может проходить через непрозрачные материалы. По сути, это разновидность электромагнитных волн в диапазоне 0,77-340 мкм.

Практически любое тело (в том числе неживая материя), температура которого выше окружающей среды, излучает тепловую энергию. Она передается другим телам посредством электромагнитных волн в инфракрасном диапазоне. Природа тел определяет излучающие и поглощающие способности каждой конкретной поверхности.

Лучистый теплообмен отличается от привычной конвекции тем, что тепловая энергия может передаваться даже через вакуум. Инфракрасное излучение обогревает живые организмы и предметы, воздействуя на их поверхность. При этом температура окружающего воздуха может оставаться неизменной. Точно такие ощущения возникают в морозный (но не очень) солнечный день. Даже кажется, что снег вот-вот должен растаять.

Следовательно, для того чтобы достичь определенного уровня комфорта, вовсе необязательно поднимать температуру воздуха в помещении. Это и есть самое главное преимущество лучистого отопления. В обогреваемых с его помощью зданиях воздух может прогреться только от поверхности предметов интерьера, но не от инфракрасного излучения.

В традиционных системах отопления считается нормальным, когда температура воздуха у потолка значительно выше, чем возле пола. Это связано с объективными физическими законами — плотность нагретого воздуха меньше, из-за чего он поднимается вверх. Вследствие этих процессов образуется неравномерное распределение температуры по высоте. И самое неприятное то, что теплые слои остаются недоступными для человека.

К тому же, неиспользованная тепловая энергия теряется через потолочные конструкции. Именно поэтому при проектировании воздушного, парового или водяного отопления обязательно учитывается высота помещений. В зависимости от этого значения подбирается мощность отопительного оборудования. Чем выше потолки, тем большей производительности необходимо покупать котел.

Лучистые системы отопления в промышленных зданиях с высокими потолками выглядят намного предпочтительней. ИК-лучи направляются на нижние зоны и передают тепловую энергию поверхности, а не воздуху. Благодаря этому отсутствует необходимость приобретения затратного мощного оборудования. Снижаются и потери тепла, поскольку прогретый воздух не скапливается под самым потолком.

Температура воздуха в самом здании несколько ниже от общепринятой, но работающий персонал не испытывает никакого дискомфорта. Высокая температура рабочих поверхностей (стола, станка, инструмента и т.п.) даже в сравнительно холодных помещениях благоприятно сказывается на производительности сотрудников предприятия. Лучистые теплогенераторы не нуждаются в теплоносителе и передают произведенную энергию непосредственно объекту.

Любой руководитель производственного предприятия может привести непривлекательную статистику увеличения себестоимости продукции в связи с ростом затрат на отопление. И эта цифра весьма существенна. В некоторых случаях она делает продукцию неконкурентоспособной. Выход из патовой ситуации заключается в создании децентрализованных систем отопления.

Темные лучистые отопительные системы

Можно модернизировать устаревшее отопительное оборудование. Установка новых котельных, отопительных приборов, укладка магистралей, подающих тепло, выльется в очень серьезные деньги. К тому же не всегда можно рассчитывать на высокую эффективность реставрированных схем в силу объективных причин — высокие потолки, плохая теплоизоляция зданий, технологическая необходимость в постоянном вентилировании и т.д.

Необходимо учесть, что реконструкция отопительной системы потребует немалых капительных вложений. Приобретение дорогостоящего оборудования, работы по демонтажу старой и установке новой системы обернутся серьезными затратами. Впоследствии все издержки необходимо будет отнести на себестоимость продукции. Следовательно, экономическая эффективность выглядит весьма сомнительной.

Можно не вкладываться в реконструкцию отопления, а сделать ставку на децентрализованное промышленное лучистое отопление. Оно предпочтительнее хотя бы потому, что в каждом помещении можно поддерживать разные температурные режимы. Как показывает практика, таким методом удается добиться резкого снижения затрат на приобретение энергоресурсов.

К тому же, второй метод потребует значительно меньших капитальных вложений. Полностью исключаются вложения в реконструкцию котельных и тепловых магистралей. Потребуется переоборудовать только системы отопления внутри помещений. Благодаря этому расходы окупятся значительно быстрее по сравнению с первым вариантом. Предприятие довольно быстро начнет получать прибыль от нововведений.

Лучистое отопление является кардинальным способом снижения затрат на обогрев промышленных помещений. Стоимость гигакалории тепловой энергии снижается приблизительно в три раза по сравнению с традиционными способами отопления. Освободившиеся средства можно будет направить на освоение новых способов теплоснабжения или на производственные цели.

vizada.ru

Принцип действия

Как альтернатива конвекционным системам в 60-е годы ХХ в стали появляться системы, которые объединены одним общим названием – лучистое отопление. Принцип действия таких систем основан на использовании инфракрасного излучения с длинами волн из диапазона 0,77-340 мкм не для нагрева воздуха, а для нагрева предметов, расположенных в помещении, ограждающих строительных конструкций. А они уже становятся источниками вторичного нагрева воздуха.

В помещении, где работает лучистое отопление, температура воздуха остается практически неизменной. Исключение составляют запыленные помещения. В таких случаях происходит поглощение частицами пыли инфракрасного излучения, их нагрев и переизлучение в объем. В результате чего поднимается температура воздуха.

Преимущества лучевого отопления

Увеличение спроса на лучистое отопление обусловлено рядом преимуществ, характерных для таких систем:

• Скорость нагрева. Повышение чувства комфорта происходит очень быстро после включения.
• Физиологическая «полезность». Доказано, что человеку полезнее дышать прохладным воздухом. Повышение температуры вдыхаемого воздуха, затрудняет протекание экзотермических реакций в легких.
• Уменьшение пылевых конвективных потоков в объеме. Так как в процессе работы лучевых систем отсутствует конвекция воздуха, то и движение мелких частиц пыли от пола к потолку уменьшается. Соответственно, воздух в помещении чище.
• Отсутствие «подгоревшей» пыли. При разогреве радиаторов до температуры 50-60°C происходит «подгорание» пыли, осевшей на них. Эти пригоревшие частицы в дальнейшем оседают на потолке, обоях, что ускоряет потерю ими привлекательного внешнего вида.
• Отсутствие сквозняков. Из-за минимального прогрева воздуха, практически полностью исключены сквозняки – перемещение воздуха между областями с разным давлением и среднеобъемной температурой.
• Экономичность. В связи с отсутствием прогрева верхних слоев воздуха в помещении, затраты на акцентированное отопление «полезных зон» уменьшаются. Для электрических систем проектная потребляемая мощность составляет порядка 20 Вт на кв. м. Экономия на текущих расходах отопления составляет 5-15 % по сравнению с радиаторными системами.
• Минимизация потерь тепла из-за прогрева внешних строительных конструкций, остекления.

Классификация систем лучистого отопления

Существует несколько классификационных признаков, в соответствии с которыми системы лучистого отопления подразделяются на группы.

По длине волны инфракрасного излучения:

• коротковолновые;
• средневолновые;
• длинноволновые.

По размеру отапливаемой площади:

• локальные;
• общего действия.

Локальные системы особенно популярны в больших производственных цехах, когда нет необходимости обогрева зон, в которых отсутствуют люди. В таких случаях нагревательные элементы ставят для обслуживания рабочих участков, где постоянно находится персонал.

По источнику получения излучения:

• электрические;
• газовые;
• на дизельном топливе.

Для работы в помещениях малой площади и локального нагрева активно используются электрические системы. Для обслуживания больших помещений чаще применяются газовые системы лучистого нагрева.

По способу монтажа:

• стационарные;
• мобильные.

По месту расположения:

• напольные;
• настенные;
• потолочные.

Примеры технической реализации

Часто можно встретить электрические системы нагрева пленочного типа. В этом случае в качестве нагревательного элемента используется многослойный пленочный элемент с резестивным слоем. При протекании по нему электрического тока, происходит выделение инфракрасного излучения. Такие системы могут быть смонтированы в любой части помещения. Удобно пленку использовать в тех случаях, когда установка на потолке невозможна. Ее толщина, в зависимости от модели, может составлять менее 1 мм.

Часто такие системы оснащены термодатчиками, дающими возможность эксплуатировать их в автоматическом режиме. После выхода пленочной системы отопления в номинальный режим, время ее работы может составлять всего порядка 10 мин в час.

В больших помещениях могут использоваться газовые системы лучистого нагрева. Простейшая конструкция такого нагревательного элемента может представлять собой U-образную трубу, в начале которой находится газовая горелка, а в средней части смонтирован вентилятор.

Особенности проектирования

Основная особенность, которую нужно учесть при проектировании лучистого отопления – соблюдение минимального расстояния от нагревательного элемента до любых конструкций. Особенно это актуально для конструкций из горючих материалов. В этом случае расстояние должно быть не менее 0,5 м.

Таким образом, лучистое отопление, из-за широкого перечня преимуществ, со временем может вытеснить из оборота более традиционные системы нагрева воздуха.

vashslesar.ru

История отопления — от лучевого к конвективному и… опять к лучевому?

На протяжении тысячелетий первым и единственным источником отопления в человеческом жилище был костёр, а сам способ отопления — конвективно-лучевой. Во время горения костра в примитивной печи-каменке и после этого, при тлении кострища, от каменного портала исходили инфракрасные лучи, а вследствие конвекции нагревался воздух в помещении. Очевидный недостаток такого способа отопления — при горении костра жилище наполняли дымовые газы, создавая невыносимую атмосферу. Поэтому в верхней точке кровли домов выполнялось отверстие дымохода, через которое улетучивался горячий дым вместе с нагретым воздухом, основная ставка делалась на лучевое отопление, т. к. его интенсивность не зависела от степени нагрева воздуха.

Две тысячи лет назад были созданы новые системы отопления, основанные на каналах под поверхностью каменных полов, по которым двигались дымовые газы от растопленных печей, нагревая полы своим теплом (гипокауст (Др. Рим), глория (Испания), ондоль (Корея), дикан (Китай) и др.). Население Европы между тем использовало частично модифицированный вариант костра — обложенный булыжниками очаг, топящийся по-чёрному. Только к XV веку европейцы усовершенствовали каменный очаг, подведя к нему вытяжную трубу, сколоченную из дерева.

Отопительна система гипокауст

В XVII веке в замковых и дворцовых комплексах России и Европы была популярна «русская система» отопления — воздухозаборная шахта проходила вплотную к стенке печи и вдоль неё, где воздух нагревался и вследствие конвекции поднимался по разветвлённым кирпичным каналам к помещениям, которые необходимо было отапливать. Отдав тепло, воздух из помещений уходил по вытяжным каналам за пределы здания. Отопительная система такой конструкции полностью исключала возможность проникновения дымовых газов в жилые помещения, что было по тем временам удивительным ноу-хау. Данная система отопления, получившая название «огневоздушная система», пользовалась нарастающей популярностью до середины XIX века, однако к его концу перестала пользоваться спросом, чему способствовали постоянный низкочастотный гул в воздуховодах, чрезмерная сухость воздуха, пригорание пыли с отложением пылевой сажи на стенах и предметах интерьера.

В конце XVIII века французский инженер Жан-Симон Боннеман изобрёл и построил первую систему водяного отопления, циркуляция теплоносителя в которой осуществлялась естественным путём. Спустя полвека в России появилась система отопления с естественной циркуляцией теплоносителя, разработанная профессором Петром Григорьевичем Соболевским. Конвекционные водяное, паровое и огневоздушное виды отопления набирали популярность год от года, во многом благодаря техническому прогрессу, появлению и развитию централизованных источников нагрева теплоносителя и систем для его доставки к объектам потребления. В пользу конвективного водяного отопления сыграло масштабное строительство типовых многоэтажек с минимальным утеплением фасадов, низкокачественным перекрытием оконных и дверных проёмов — лучевое отопление эффективно только в хорошо утеплённом здании.

Однако спустя 150 лет учёными было установлено, что восприятие лучевого отопления гораздо ближе человеку, чем конвекционный нагрев воздуха. Причём не только человеку, но и предметам быта, а также материалам, использованным при внутренней отделке помещений.

Отопление в быту — реалии

Приходилось ли вам зимой находиться в неотапливаемом или плохо отапливаемом помещении — школьном классе, аудитории института или в актовом зале при каком-то учреждении? В ответ на недовольство собравшихся преподаватель (лектор) успокаивает — ничего, надышим и через полчасика тепло будет. И действительно, через некоторое время становиться теплее, но причина этого вовсе не связана с термином «надышали» — присутствующие согрели атмосферу помещения тепловым излучением, генерируемым собственными телами. Исходящие от тел присутствующих в аудитории инфракрасные лучи нагревают расположенные вблизи них предметы, те, в свою очередь, генерируют собственное излучение, передавая его соседним предметам, а тепло своих поверхностей — воздуху.

Каждый и любой объект, имеющий температуру более абсолютного ноля по Кельвину (или –273,15 °С), излучает инфракрасные лучи. Излучение тем интенсивнее, чем выше температура объекта — к примеру, человеческое тело при его нормальной температуре (от 36,6 до 37 °С) генерирует инфракрасные лучи средневолнового диапазона, с длиной волны от 5 до 25 мкм. Расход человеческой энергии на инфракрасное свечение сокращается при условии повышения температуры окружающей среды, но не воздуха, а ограждающих конструкций (стен, потолка и пола) и предметов мебели. Дело в том, что воздушная среда прозрачна и проницаема для инфракрасных лучей, соответственно, холодные стены и пол будут тянуть инфракрасное тепло из человеческих тел даже при 25-ти градусной температуре воздуха в помещении — это лучистый теплообмен, объясняемый законами Планка и Стефана-Больцмана.

Поколения горожан привыкли к условиям жизни в кирпичных и панельных домах, пытаясь компенсировать расходы инфракрасной энергии тела, уходящей на обогрев ограждающих конструкций, с помощью электроконвекторов разного рода. В памяти горожан отложилась смутная убеждённость о значимости деревянных стен в доме, которые способны «дышать», компенсируя влажность воздуха — действительно, такая способность у ничем не окрашенных брусовых и бревенчатых стен имеется, однако главную роль в деревянных домах играли вовсе не они, а русская печь.

Массивной конструкции русской печи отводилось значительное место в доме, она отлично держала тепло и обогревала весь дом именно инфракрасным излучением. Никакая водяная или воздушная система отопления не сравнится по своим отопительным возможностям с русской печью! К слову, именно из-за лучевого способа прогрева выпечка в русской печи получается гораздо аппетитнее и вкуснее, чем в самой современной духовке, принцип приготовления в которой основан на раскалённом воздухе (огневоздушная система).

Свойства лучистой энергии с позиции отопления исследовались лабораторией при Йельском университете, финансируемой фондом Джона Бартлетта Пирса — результаты эксперимента, проведённого с участием добровольцев, оказались весьма показательными. На первом этапе испытуемых помещали в небольшую комнату с искусственно охлаждёнными стенами, температура воздуха в ней поддерживалась при помощи тепловентиляторов на уровне 50 °С — добровольцы, одетые в лёгкую одежду, после пребывания в этом помещении жаловались на сильный холод. Во время второго этапа температуру воздуха намеренно понизили до 10 °С, а стены нагрели при помощи встроенных внутрь труб, по которым циркулировала горячая вода — испытуемые, одетые всё так же легко, при нахождении в этом помещении обильно потели, им было жарко.

Впрочем, проверить и лично испытать на себе «вампиризм» холодных и «донорство» нагретых стен каждый из нас может в любое время — нужно всего лишь подойти и встать перед стеной. Зимой вы почувствуете исходящий от неё холод, т. к. образующий стену материал будет поглощать исходящие от вас инфракрасные лучи, летом — ощутите тепло, т. е. уже ваше тело будет впитывать инфракрасное излучение, полученное стеной от Солнца в течение дня.

Описание систем лучистого отопления

Идеальным источником лучистого обогрева была и остаётся массивная печь, однако в условиях квартиры или офиса, да и во многих частных домах устроить такую печь нереально. Рассмотрим современные системы лучистого отопления, позволяющие обойтись без такой печи — «тёплый пол», стеновые и потолочные излучающие панели.

Системы «тёплых полов» различаются по конструкции и принципу отопления:

• к конвективным относятся любые системы с водяным теплоносителем, а также кабельные, кабельные с укладкой в теплоизоляционные плиты и плёночные (греющие маты — тонкий кабель, размещённый в сетчатой основе);

• лучевое тепло вырабатывают углеродные плёночные (греющий элемент — полосы графита, запаянные в плёнку из полиэстера) и стержневые полы (их греющие элементы также выполнены из графита).

Панели, устанавливаемые на стены, представляют собой модульные блоки из медной трубы, теплоносителем в них выступает горячая вода. Теплопередача лучевого тепла у стеновых панелей с циркулирующей горячей водой при температуре 40 °С составляет порядка 80%, остальные 20% приходятся на конвекцию — это связано с допустимо высокой температурой теплоносителя, превышающей предельно установленные европейскими стандартами 30 °С для «тёплого пола».

Медные модульные блоки устанавливаются на поверхность стены при помощи горизонтальных или вертикальных штанговых опор, перед этим на поверхность стены монтируется слой утеплителя с алюминиевой фольгой. После установки стеновые панели заделываются 350 мм слоем штукатурки, закрываются гипсокартоном или другими жёсткими покрытиями. Помимо внешней установки модульные блоки для лучевого отопления могут устраиваться внутрь бетонных стен — крепятся к армирующей раме с последующей заливкой бетоном.

К достоинству стеновых панелей относится более низкая тепловая инерция, по сравнению с «тёплыми полами», что особенно удобно для зданий с периодическим режимом отопления. Следует заметить, что для эффективного отопления стеновым панелям необходимо свободное пространство по периметру стен, в которых они установлены — при большом количестве корпусной мебели использовать их нерационально.

Первые модели потолочных излучающих панелей были созданы задолго до «тёплых полов» и стеновых панелей, интерес производителей к ним объяснялся просто — потолок, а значит, и потолочные панели, располагался дальше всего от домочадцев, что позволяло разогреть панели до высоких температур без какого-то ущерба для человека. Максимальная температура современных потолочных панелей зависит от высоты потолков — оптимальный перепад между температурой воздуха в помещении и температурой поверхности лучевой панели находится на уровне 10 °С. Современные потолочные панели не встраиваются в перекрытия — устанавливаются на поверхности потолка, что позволяет упростить их монтаж и обслуживание.

В завершении

Популярность конвекционного отопления сегодня связана лишь с тем, что большинство домов обладают минимальными теплоудерживающими характеристиками — раньше это не интересовало проектировщиков и строителей, т. к. их задачи были ориентированы на удешевление проектов. Отсюда светящиеся по ночам в инфракрасных детекторах дома, колоссальные затраты на тепловое обеспечение и частый косметический ремонт. И именно по причине высоких потерь тепла через оконные проёмы радиаторы отопления устанавливались непосредственно под ними — чтобы отсечь поступающий через щели оконных рам и через их остекление холодный воздух с улицы.

Конвективное отопление позволяет быстро и относительно недорого обогреть неутепленные помещения, однако не позволяет избежать иссушения воздуха, холодного воздуха на уровне пола (наиболее тёплый слой воздуха собирается у потолка), постоянного заплесневения стен в холодный сезон (по причине отложения влаги на их холодных поверхностях) и потребности в частом косметическом ремонте — приведённые факты неоспоримы.

Если ограждающие конструкции дома выполнены из древесины, кирпича или железобетона, с внешней (уличной) стороны выполнено утепление (сэндвич-панелями, теплоизоляционными материалами с последующим оштукатуриванием и т. д.), а в оконных и дверных проёмах установлены современные двери и окна с достаточно низкими показателями по теплопроводности, то решение проблемы отопления при помощи лучевой системы обогрева вполне себя оправдает. С другой стороны, при утеплении ограждающих конструкций изнутри помещения, выполняемом особенно часто в многоэтажных домах советской постройки, строить отопительную систему на инфракрасном обогреве бессмысленно, т. к. материал, из которого выполнены стены, нагреваться и отдавать тепло в виде излучения не будет, ведь поверхности стен теплоизолированы утеплительными материалами.

С учётом новых требований по теплозащите зданий, изложенных в СНиП 23-02-2003, системы лучистого отопления вполне могут перехватить первенство у конвективного отопления. Домочадцам любого возраста будет гораздо приятнее и полезнее воспринимать инфракрасные лучи определённого волнового диапазона, чем находиться в воздушном «аквариуме» с постоянно холодными стенами, заполненном нагретым в результате конвекции воздухом и взвешенной пылью.

рмнт.ру

10.09.18

www.rmnt.ru

Другие статьи по теме:

Электрический котел отопления для гаража Принцип работы перепускного клапана Чем топить дом дешевле Водяное отопление загородного дома Электро отопление самое экономное без котла Отопление своими руками на даче