Об инфракрасном отоплении
Преимущества инфракрасного отопления
На предыдущей странице прописаны аргументы в пользу электрического отопления в принципе.
Вот вы сказали себе: «Да, электроотопление – это сейчас лучшее, что может быть». Очень хорошо.
Но, к сожалению, выбор на этом не заканчивается.
Электрические конвекторы, теплый пол, калориферы, отопительная плёнка, масляные обогреватели, инфракрасное отопление разных видов и т.п. – чем же они отличаются и на чём остановиться?
Мы сделали свой выбор и считаем его на 100% правильным. Почему? Читайте дальше.
Как работают традиционные системы отопления
Начнём с азов, поскольку эту страничку будут читать и те, для кого тема отопления не совсем знакома. Для специалистов же, как говорится, повторение – мать учения.
Любая отопительная система необходима не просто для того, чтобы согреть помещение, в котором находится человек, ее задача – создать для людей комфортные условия. Как это происходит?
Например, в жидкостной системе источник тепла, преобразуясь в тепловую энергию, нагревает воду, вода течет по трубам, нагревая батареи, те отдают свое тепло воздуху, а воздух уже греет человека. Эта стандартная цепочка характерна для конвекционной системы обогрева (отопительной системы, обеспечивающей обогрев помещения и человека за счет движения нагретого воздуха). В этом случае между источником тепла и человеком существует либо два посредника – вода и воздух, либо один – воздух, если речь идет о системах отопления с использованием электрического или газового конвекторов. Да, потери тепла при этом колоссальные!
А что мы в итоге получаем? Среду проживания с тёплым воздухом. Конечно, это уже не плохо. Не замёрзнете, не умрёте, но насколько уютно вы будете себя чувствовать? Воздух тёплый, но стены, мебель, остальные предметы – холодные! Пройдёт несколько дней, прежде чем они прогреются, и только при условии, что помещение хорошо утеплено, в нём можно будет комфортно находиться.
Давно известно, что просто тёплый воздух – недостаточное условие для комфортной жизни человека. В первую очередь ему нужны нагретые предметы, отдающие мягкое тепло в виде излучения. По такому принципу мы получаем тепло от солнца, так обогревают дома русские печки, таков принцип работы турецкой бани, таким образом мы получаем тепло от расположенного рядом костра.
Все знают, что любые предметы, температура которых выше точки абсолютного нуля градусов (-273,15°С), излучают тепло-инфракрасное тепло. Человек не исключение. В природе тепло передаётся в основном лучистым путём (т.е. с помощью обмена инфракрасной тепловой энергией).
Сравните даже обычные деревенские дома, отапливаемые русской печью, с нашими холодными панельными домами. В последних неуютно и зябко. Человек в них скорее исполняет роль «донора», отдающего свою тепловую энергию холодным стенам. При этом «в благодарность» получает лишь перегретый и пересушенный пыльный воздух.
Нам это не подходит, это не лучший выбор.
Особенности лучистого отопления
Лучистое тепло имеет совершенно другую природу. Если при конвекции молекула с более высокой температурой передает свою энергию молекуле с более низкой температурой, то в случае с лучистыми системами нет передачи тепла через воздух, воздух при инфракрасном отоплении не нагревается, идет излучение, волна. Эта волновая энергия преобразуется в тепловую непосредственно на поверхности предметов, на которые она попадает, или на теле человека, согревая его. То есть, как таковых посредников нет, а значит, и потери тепла минимальны. Потому лучистые системы и называют системами прямого нагрева, в отличие от жидкостных, так называемых систем косвенного нагрева.
Любые электрические отопительные системы с батареями и трубами, использующие для нагрева циркулирующей внутри жидкости ТЭНовые или электродные котлы, а также отопительные системы на основе конвекторов, – это системы конвекционные. Инфракрасные обогреватели (ИК) и наши панели – системы лучистого типа.
Конечно, любая лучистая система предполагает наличие конвекционного элемента, в любой конвекционной системе присутствует и лучистый компонент. Но основной способ теплопередачи (конвекционный или лучистый) играет важную роль в определении мощности отопительной системы.
Инфракрасное электрическое отопление – меньше мощность системы обогрева
Все, кто хоть мало-мальски знаком с отоплением, уверенно говорят, что на обогрев 10 кв. м помещения при его стандартной высоте 2,5 м нужен 1 кВт тепловой мощности. Мы утверждаем, что лучистые системы способны обогреть такое помещение в половину меньшей мощностью (от 0,5 кВт на 10 кв.м). И это истинная правда. При этом в СНиПах и ДБНах нет четкой цифры, потому что мощность отопительной системы конкретного помещения подбирается с учетом его теплопотерь и, соответственно, их восполнения.
Этот факт легко обосновать, многие учёные пишут об этом.
Своеобразный тепловой дебет и кредит любого помещения, то есть его тепловой баланс, выглядит приблизительно так. Помещение получает тепло от системы отопления, работающих электроприборов, от самого человека – каждое тело излучает приблизительно 100 Вт мощности, от приготовления пищи и от солнечной радиации.
Основная составляющая тепловых потерь – это тепло, уходящее в трубу в прямом и переносном смысле (около 45% всех теплопотерь). Это та часть нагретого воздуха, которая постоянно перемещается за счет воздухообмена и инфильтрации (теплопотерь сквозь щели, неплотные соединения между строительными панелями или блоками, стыки). Некоторая часть тепла уходит через пол, крышу и через ограждающие конструкции – стены, окна, двери.
Как правило, в отдельно стоящих зданиях, например в частных домах, потери тепла несколько выше, чем в квартирах – в многоквартирных домах все-таки есть соседи слева-справа, сверху-снизу, что зачастую делает уязвимой для холода только одну-две стены.
Так почему же на систему элетрического инфракрасного отопления закладывается 0,5 кВт электроэнергии на
10 кв.м, а не 1 кВт? Откуда эти волшебные данные?
Для этого есть целых три причины, хотя на самом деле все очень просто.
- Первая причина кроется в так называемой лучистой добавке.
Человек теряет тепло несколькими способами – через выделения (моча, пот, кал), дыхание (воздух, конвекция) и теплоизлучение. За счет теплоизлучения теряется 70% собственного тепла. Потому логично предположить, что это тепло надо восполнять подобным же излучением. Мы уже писали выше, что если человека будут окружать холодные стены и предметы, он будет отдавать им свое тепло, а не наоборот.
Для иллюстрации этого явления приведем довольно интересные данные из экспериментов учёных:
– люди, находящиеся в помещении с температурой воздуха +50oC, но специально охлажденными стенами – мерзли; зато при +10oC и накаленных стенах начинали потеть;
– при температуре воздуха в помещении +27oC, но на поверхности стен – 10oC люди намного хуже себя чувствуют, чем при температуре воздуха и стен + 18oC.
Вот и получается, что благодаря лучистой составляющей, то есть энергии, которую человек преобразует в тепловую, эффективная температура теплоощущения намного выше, чем та, которая есть на данный момент в помещении. То есть при отоплении инфракрасными обогревателями можно поддерживать в помещении несколько ниже температуру, чем та, которая была бы нам комфортной при конвекционной системе. А отсюда – и ощущение комфорта при более низкой температуре, и экономия электричества при обогреве помещения, и меньшая расчетная мощность отопления.
- Вторая причина – коэффициент воздухообмена (показывающий, какой процент воздуха в час уходит на улицу и замещается свежим).
Этот коэффициент активно исследовался французскими и немецкими учеными, которые пришли к выводу, что при инфракрасной системе отопления, когда нет принудительного движения воздуха, он составляет 0,2-0,6, а при конвекционной – может быть вплоть до 4,6 (такой коэффициент возможен в помещениях, где слишком часто открывается дверь и наблюдается интенсивный воздухообмен, например, в небольшом магазинчике).
Почему? Все строительные материалы имеют поры и капилляры, которые могут быть заполнены влажным воздухом, водой или льдом. Что происходит в холодное время года? Влага заполняет объем в порах, вытесняет воздух, из-за чего теплопроводность сильно увеличивается (коэффициент теплопроводности воды 0,5 и он в 25 раз больше теплопроводности воздуха). При снижении температуры ниже нуля теплопроводность еще больше увеличивается (лёд имеет теплопроводность 2,0 – это в 4 раза больше, чем у воды). Инфракрасные системы отопления в первую очередь высушивают стены, влага вытесняется воздухом, теплоизоляция улучшается, коэффициент воздухообмена уменьшается.
А чем ниже коэффициент воздухообмена, тем меньше расходуется энергии на обогрев помещения.
- Третья причина – это градиент температуры помещения по высоте, так называемый естественный перепад температур.
При лучистой системе отопления это 0,2…0,3 градуса на метр, при конвекционной – от 0,7 до
1,5oC/м. При высоте помещения 2,5 метра при лучистой системе отопления мы получим 18oC на полу и 19oC под потолком, тогда как при конвекционной системе эта разбежность будет более ощутима – +18oC на полу и +22-23oC под потолком.
Виды лучистого отопления
Конечно, лучистое тепло тоже бывает разным: коротко-, средне- и длинноволновым. Согласно закону Вина, длина волны зависит от температуры излучающей поверхности: чем выше температура излучения, тем длина волны короче, а сама волна жестче и вреднее. К примеру, так называемые ИК-обогреватели мы применяем только в тех помещениях, где человек находится непродолжительное время – ангары, склады, коридоры, потому что «икашки» дают жесткое излучение. Это вредно. Волна длиной меньше 2 мкм не проникает внутрь организма, задерживается кожей и вызывает различные патологии – экземы, дерматиты, бронхиты, астмы.
Средневолновое тепло более благоприятно, но самым физиологичным является тепло длинноволновое. Человек излучает спектр от 3 до 50 мкм, максимум в процентном отношении – это длина волны 9,6 мкм, что соответствует температуре излучающей поверхности от 35 до 40oC. Такое излучение не только не вредное, а даже полезное для организма человека. К тому же, по сравнению с конвекторами, отопление инфракрасными батареями более экологично, так как не пересушивает воздух и не создает принудительной конвекции и воздуха, и пыли.
Подведём итоги
Во-первых, как мы уже выяснили, инфракрасным длинноволновым системам отопления изначально надо на 30%-40% меньше мощности, нежели конвекторам или котлам. А в эксплуатации они как минимум в 1,5 раза экономичнее. Обогреватели легко устанавливаются и создают в помещениях комфортный температурный режим, путём темперирования быстро устраняют проблему холодных сырых стен и углов.
Во-вторых, эти системы отопления можно полностью автоматизировать. За счет установки терморегуляторов в каждой комнате отапливаемого помещения происходит перераспределение нагрузки на существующие электрические сети. Каждый из терморегуляторов будет в разное время, по мере необходимости, включать и выключать отопительное оборудование, поскольку каждая комната нагреваться и остывать будет не одинаковое время за счет разной площади.
Все эти факторы свидетельствуют о том, что инфракрасные длинноволновые системы отопления лучше других справляются с задачей обогрева помещений любого назначения, при этом работая минимальное время и максимально экономно. Именно поэтому данная технология была взята за основу в производстве обогревателей под брендом UDEN-S.