Лучистое отопление дома — хорошо забытое старое

В этой статье: лучистое отопление — 10 000 лет истории; первые системы лучистого отопления; русская печь — генератор инфракрасных лучей; лучевое тепло человеческого тела; виды современных бытовых систем лучевого отопления; в завершении — условия, при которых лучевое отопление будет выгоднее конвективного.

Лучистое отопление дома — хорошо забытое старое

Примерно 200 лет назад системы отопления наших домов стали перерождаться, популярные тысячелетиями печи и камины были названы архаизмами, их заменила система водяного отопления, дающая конвективное тепло.

На лучевом тепле в течение века был поставлен крест, его списали в утиль, однако исследования учёных, проведённые за последние полвека, показывают совершенно обратное — лучевое тепло по своим характеристикам превосходит конвективное, причём по целому ряду характеристик.

Предлагаем разобраться в этом вопросе и выяснить, чем же лучистое отопление лучше конвективного.

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.

Лучистое отопление дома — хорошо забытое староеОтопительна 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.

Лучистое отопление дома — хорошо забытое старое

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.

Лучистое отопление дома — хорошо забытое старое

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.

Лучистое отопление дома — хорошо забытое старое

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).

Лучистое отопление дома — хорошо забытое старое

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);

Лучистое отопление дома — хорошо забытое старое

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

Лучистое отопление дома — хорошо забытое старое

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».

Читайте также:  Дорожка для боулинга за домом на участке своими руками

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.

Лучистое отопление дома — хорошо забытое старое

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.

Лучистое отопление дома — хорошо забытое старое

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

Сможет ли лучистое отопление стать конкурентным

Один из самых прогрессивных способов обогрева дома – лучистое отопление. Оно подтверждает кем-то сказанное – «все новое, это хорошо забытое старое». Если сравнивать метод с газовым отоплением или паровым, у него гораздо больше преимуществ, в том числе и расходы на него значительно меньше.

Экономить удается за счет несколько другой отдачи сжигаемого топлива, что трансформируется в удешевление эксплуатации системы обогрева помещений.

Лучистое отопление дома — хорошо забытое старое

На фото – принципиальное отличие лучистого отопления от конвекционного

Стереотип мышления

Как и ко всему «новому», у заказчиков пока не выработался интерес к данному типу отопления, хотя они же понимают всю выгоду этого способа, о чем неоднократно говорят. Но, выбор в большинстве случаев падает на традиционные способы обогрева, хотя для больших помещений он уже не всегда подходит и не оправдывает затраты.

Почему возник такой стереотип?

Можно выделить две его составляющих:

  • инструкция требовала использовать в советское время для обогрева больших площадей системы, подсоединенные к центральной котельной;
  • незнание физического принципа лучистого способа отопления.

Нужно также сказать, что разработка проекта в данном случае будет более сложным, в отличие от традиционных методов. Здесь нужно учесть множество условий, которые будут непосредственно влиять на тепловой комфорт человека в зоне лучистого отопления.

Лучистое отопление дома — хорошо забытое старое

Установить оборудование для лучистого отопления можно быстро своими руками

Немного истории

В 19 веке системы отопления домов стали изменяться. Постепенно камины и печи стали заменятся на водяной обогрев, который производит конвективное тепло.

Лучистая система отопления была забыта, но, благодаря исследованиям ученых, проводивших за последние полвека изыскания в данной области, произошло ее возвращение.

Такое тепло своим характеристикам способно превосходить конвективное по целому ряду параметров.

Если вспомнить историю еще глубже, единственным источником тепла в те далекие времена был костер, отопление жилищ – конвективно-лучевым. От него распространялись по помещению инфракрасные лучи, а благодаря конвекции воздух нагревал помещение.

Лучистое отопление дома — хорошо забытое старое

Пламя живого огня согревало человечество много веков

Недостатком способа был дым, из-за чего воздух становился невыносимым, ведь примитивный дымоход в виде отверстия не способствовал эффективному отводу дыма. Основную ставку делали на лучевое отопление, потому что его интенсивность никак не зависела от нагрева воздуха.

Затем человечество усовершенствовало отопительные системы, используя для обогрева горячий дым, пропуская его по каналам. Разрабатывало огневоздушные схемы обогрева, пока не нашло метод нагрева помещений с помощью горячей воды.

Лучистое отопление дома — хорошо забытое старое

Водяное отопление пока побеждает в «схватке» с лучистыми системами обогрева

Но, круг все-таки замкнулся тогда, когда ученые доказали, что для нас гораздо ближе восприятие лучевого отопления, чем конвекционного нагрева воздуха. Это относится не только к человеку, а также к предметам быта и материалам, которые использовали при внутренней отделке комнат.

Разберемся подробнее

Из школьных уроков физики мы знаем, что тепло – один из способов проявления энергии, которая может распространяться в пространстве тремя основными способами.

Среди них:

  1. Конвекция – распространение воздуха.
  2. Кондукция – проводимость.
  3. Электромагнитные волны – излучение.

Лучистое отопление дома — хорошо забытое старое

Как выглядит распространение тепла при конвекционном и лучистом обогреве

Конвекция и кондукция
  1. Применяются в конвекционных тепловоздушных отопительных системах.
  2. Тепловая энергия распространяется в пространстве с помощью постепенной передачи тепла, а сам источник при этом охлаждается.
  3. Для распространения тепловой энергии необходима вещественная среда, чтобы молекулы с высокой температурой могли соприкасаться с более низкими молекулами.
  4. Мы в таком обогреваемом пространстве становимся составной частью системы, и ощущаем тепло от окружающего воздуха и предметов, с которыми он соприкасается.
Излучение
  1. Другой метод распространения тепловой энергии, о котором многие просто не задумываются, хотя встречаются с ним ежедневно.
  2. Звезда нашей планетной системы – Солнце, которое направляет собственную тепловую энергию, в том числе и на поверхность Земли, нагревает ее, благодаря чему нагревается впоследствии воздух.
  3. Это и называется передача тепла с помощью электромагнитного излучения определенной длины волны.
  4. Цена оборудования зависит от его мощности и производителя.

Лучистое отопление дома — хорошо забытое старое

Как работает инфракрасный теплый пол

  • В последнем случае лучистые обогреватели устанавливают на определенной над полом высоте.
  • При включении начинают излучаться электромагнитные волны.
  • Проходя с незначительными потерями через воздух, они поглощаются полом и предметами, повышая их температуру.
  • Температура в помещении увеличивается.

Сравнить действие лучистого отопления можно с прогулкой в солнечный день весной. В этот момент воздух еще недостаточно прогрет, но лучи уже начинают согревать землю, из-за чего мы ощущаем приятное тепло.

Совет: наилучшего коэффициента теплоэнергии между температурой воздуха и предметами можно добиться только в домах с качественно проведенной теплоизоляцией.

Читайте также:  Камин из гипсокартона своими руками: пошаговая инструкция

Лучистое отопление дома — хорошо забытое старое

Разница в КПД двух видов обогрева строения – лучистого и водяного

Виды лучистого отопления

Идеальный источник лучистого обогрева – массивная печь, но в условиях городского офиса или квартиры, а также во многих домах сделать ее не представляется возможным.

Ниже будем рассматривать современные варианты данного типа обогрева здания, которые позволят обойтись без нее:

  • «теплый пол»;
  • стеновые и потолочные панели.
Теплый пол Данный вариант отопления может отличаться по конструкции и принципу обогрева:

  • конвективный – к нему относят любые системы, использующий водяной теплоноситель. Также это могут быть кабельные, пленочные и кабельные с теплоизоляционными плитами;
  • лучевой – для этого используют углеродные пленочные и стержневые полы. Первые представляют собой запаянные в пленку из полиэстера полосы графита, у вторых греющие элементы также графитовые.
Стеновые панели
  1. Модульные блоки, состоящие из медной трубы.
  2. Теплоотдача при температуре 40°С – около 80%, а 20% – конвекция. Связано такое распределение с допустимо высокой температурой воды, которая превышает европейский стандарт для «теплого пола» в 30˚С.
  3. Устанавливают блоки на поверхность стен с помощью вертикальных или горизонтальных штанговых опор. Обязательно на поверхность стены крепят утеплитель с  алюминиевой фольгой в сторону комнаты.
  4. После монтажа стеновые панели заделывают штукатуркой слоем 350 мм, закрывают гипсокартоном или жесткими покрытиями.
  5. Модульные блоки могут устанавливаться и вовнутрь бетонных стен, их крепят к армирующей раме и заливают бетоном.

Достоинство оборудования – низкая тепловая инерция, в отличие от «теплого пола», особенно удобно это для зданий, где есть периодический режим отопления. Для эффективного отопления необходимо оставить свободное пространство по периметру.

Потолочные панели
  1. Появились излучающие панели задолго до стеновых и «теплых полов».
  2. Производители рассуждали так, потолок расположен дальше всех от человека, поэтому прибор можно разогреть до высоких температур, не нанося ему ущерб.
  3. Максимальная температура устройств зависит от высоты потолка.
  4. Оптимальным перепадом между температурой воздуха в комнате и температурой поверхности прибора считается 10°С.
  5. Сегодня устройства не встраиваются в перекрытия, а монтируются на поверхности потолка, упрощая их монтаж и обслуживание.

Совет: не рекомендуется применять стеновые панели, если будет использоваться рядом с ними большое количество корпусной мебели.

Лучистое отопление дома — хорошо забытое старое

Потолочные инфракрасные панели

Отопление в быту

Простой пример – если в неотапливаемом помещении будет собрано достаточное количество человек, через некоторое время в нем станет гораздо теплее. Почем это произошло?

Конечно же, не от того, что все «надышали». Связано это с тепловым излучением нашего тела.

Лучистое отопление дома — хорошо забытое старое

Инфракрасные лучи соответствуют длине волны излучения нашего организма

Постепенно инфракрасные лучи нагревают предметы, расположенные рядом с ними, а потом те генерируют свое излучение, в результате чего температура воздуха становится теплее. И не нужны, оказывается, никакие радиаторы с горячей водой.

Интенсивность процесса зависит от температуры объекта, который в состоянии генерировать инфракрасные лучи. Расход последних зависит не от температуры окружающего воздуха, а от температуры предметов и ограждающих конструкций (пола, стен и потолка.

Лучистое отопление дома — хорошо забытое старое

Инфракрасное излучение от горящего топлива прогревает рядом расположенные предметы, которые затем нагревают воздух

Обычно мы привыкли компенсировать их с помощью конвекционного отопления, используя конвекторы разного типа. К примеру, часто можно слышать, что в деревянном доме «дыхание» стен позволяет компенсировать влажность воздуха, на самом деле главную роль в этом играет обычная кирпичная печь.

Из-за массивной конструкции ей давали значительное место в помещении, в котором отлично держала тепло и отапливала его инфракрасным излучением. Поспорить с таким обогревом не сможет ни воздушная, ни водяная система.

Вывод

Сегодня было рассказано об отоплении помещения с помощью лучистой энергии.

Постепенно, потребители начинают понимать его превосходство над обычным конвекционным обогревом жилья, однако стереотип мышления пока превалирует.

Конечно, в квартире многоэтажного дома нельзя установить камин на дровах или печь, однако промышленность предлагает достаточно видов электрических приборов, способных генерировать лучистое отопление.

Благодаря ним, вы сможете получить «солнечные лучи» даже в самый пасмурный день. Видео в статье даст возможность найти дополнительную информацию по вышеуказанной теме.

Лучистое отопление дома — хорошо забытое старое

Конвективные системы отопления прочно удерживают лидерство по прменению в современных домах. Но системы лучистого отопления вполне готовы с ними серьезно побороться за наш с вами комфорт.

Примерно 200 лет назад системы отопления наших домов стали перерождаться, популярные тысячелетиями печи и камины были названы архаизмами, их заменила система водяного отопления, дающая конвективное тепло.

Лучевое или лучистое отопление

На лучевом тепле в течение века был поставлен крест, его списали в утиль, однако исследования учёных, проведённые за последние полвека, показывают совершенно обратное — лучевое тепло по своим характеристикам превосходит конвективное, причём по целому ряду характеристик. Предлагаем разобраться в этом вопросе и выяснить, чем же лучистое отопление лучше конвективного.

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.

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.

Лучистое отопление дома — хорошо забытое старое

 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.

Лучистое отопление дома — хорошо забытое старое

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.
  • Лучистое отопление дома — хорошо забытое старое

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!

  1. 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).
  2. Лучистое отопление дома — хорошо забытое старое
  3. 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.
  4. 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.
  5. 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);Лучистое отопление дома — хорошо забытое старое
  • лучевое тепло вырабатывают углеродные плёночные (греющий элемент — полосы графита, запаянные в плёнку из полиэстера) и стержневые полы (их греющие элементы также выполнены из графита).Лучистое отопление дома — хорошо забытое старое

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.

Лучистое отопление дома — хорошо забытое старое

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.

  • Лучистое отопление дома — хорошо забытое старое
  • 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.
  • Лучистое отопление дома — хорошо забытое старое

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. опубликовано econet.ru  

Если у вас возникли вопросы по этой теме, задайте их специалистам и читателям нашего проекта здесь.

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление – мы вместе изменяем мир! © econet

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector