Экономичные инфракрасные обогреватели – правда или обман? (Продолжение)

«Лучистое отопление представляет собой один из наиболее совершенных способов обогрева помещений зданий различного назначения. В последнее время этот вид отопления вновь привлек к себе пристальное внимание в связи с проблемой эффективного использования и экономии энергии.» (Д-р техн. наук В.Н.Богословский, 1985) [1] 

Краткое содержание:

Инфракрасное (лучистое) отопление использовалось с незапамятных времен. При переходе к массовому многоквартирному строительству технологически было удобнее использовать радиаторное и конвекторное отопление, хотя по энергопотреблению оно менее выгодно, не считая теплопотерь по доставке энергоносителя. Но в тот момент стоимость отопления не играла для нас особой роли. Сейчас в бюджете семьи – это ощутимая брешь.

Однако, для выбора эффективных обогревательных устройств нам необходимо понять, чем они отличаются, насколько удобны и экономичны. Оказывается, что при оборудовании отопления в доме(квартире) нужно решать множество вопросов по размещению, подбору количества имощности обогревателей. А для этого необходимо спрогнозировать комфортную тепловую обстановку в помещении. Вот здесь то и кроются подводные камни в вопросах, решить которые однозначно теоретики еще не могут. Это приводит,например, к разным значениям величин теплопотерь при разных методиках расчета.

Поэтому, когда мы сами пытаемся улучшить, исправить, переоборудовать отопление у себя в доме, мы часто действуем методом «народного тыка». Кстати, очень действенного. Обычно, после покупки обогревателей одним клиентом, он приезжает уже вместе с соседями,оценившими показания его счетчика.

Ниже мы попытаемся дать Вам сведения, которые, как мы надеемся, помогут Вам если не разобраться, то хотя бы понять в каком направлении начинать это делать.

Итак, в основном речь пойдет о следующих терминах и вопросах:

1. Лучистое отопление

2. Классификация отопительных приборов по соотношению конвективной и лучистой теплоотдачи

3. Основы классификации лучистых отопительных устройств

4. Задачи, которые необходимо решать при выборе и расчете систем лучистого отопления

 

Насмотревшись и начитавшись достаточное количество литературы, отзывов и прочего об инфракрасных длинноволновых обогревателях, предлагаю вернуться к их обсуждению. Больше всего «порадовал» аргумент на одном из форумов, краткое содержание: «Вы все врёте, а закон сохранения энергии ещё никто не отменял»  Ну с этим вообще-то никто и не спорит. Суть скорее в том, сколько из затраченной на отопление энергии осталось (т.е. использовалось именно на обогрев), а сколько улетучилось (потрачено впустую). И еще один момент для скептиков. Объясните сами загорающим в горах на снегу, почему они не мерзнут.

 

Лучистое отопление

Откажемся на время оттермина «Инфракрасное экономичное отопление» и будем называть его «Лучистымотоплением».

Лучистое отопление известно уже около двухтысячелетий, прежде всего в виде отопительных устройств, располагаемых в стенахи полу. Его следы находят в Азии и Европе на территории Римской империи. Вустроенных для этой цели воздуховодах в качестве теплоносителя использовалидымовые газы кухни, а позднее - специально нагреваемый воздух. В некоторых европейскихгосударствах такое решение применяли даже в средние века. [1] 

Лучистое отопление - это передача теплоты от более нагретыхповерхностей к менее нагретым посредством инфракрасного излучения. Этоизлучение имеет такие же свойства, как и электромагнитное излучение в любомдругом диапазоне: распространяется прямолинейно, не поглощается прозрачнымвоздухом или вакуумом. Лучистая теплота поглощается частицами пыли илидвуокисью углерода, содержащимися в воздухе. [2]

 

Классификация отопительных приборов по соотношениюконвективной и лучистой теплоотдачи

Лучистые отопительные приборыотличаются от такназываемых конвективных прежде всего своей конструкцией, благодаря которой долялучистой теплоотдачи становится преобладающей. Общеизвестно, что часть теплоотдачиконвективных отопительных приборов, за исключением устройств воздушногоотопления, происходит также путем излучения. Соотношение конвективной илучистой теплоотдачи при различных способах отопления показано на рисунке ниже.[1]

Можно утверждать, что температуравоздуха в помещении с лучистым отоплением может быть ниже, чем при конвективномотоплении. [1]

Почему?  А потому, что

- человек отдает окружающей средетеплоту, вырабатывающую в ходе физиологического процесса, главным образом путемлучистого теплообмена и конвекции.

- а при лучистом отоплениилучистая составляющая теплообмена тела человека сокращается из-за более высокойтемпературы, возникающей как на поверхности отопительного прибора, так и наповерхности некоторых внутренних ограждающих конструкций, поэтому приобеспечении одного и того же теплоощущения конвективные теплопотери могут бытьбольше, т. е. температура воздуха в помещении меньше. [1]

 

Основы классификации лучистых отопительных устройств

Чтобы правильно подобрать обогреватель, нужно знать,что мы хотим купить, а что нам хотят продать. Как написали на одном из форумов,если Вам скажут, что электрический конвектор не гоняет пыль, можете плюнуть емув лицо. Плевать конечно не стоит, а знать – необходимо. Ну это так, в общем.Вернемся к классификации лучистых обогревателей.

В основу классификацииотопительных приборов можно положить различные характеристики (температураповерхности прибора, конструктивное устройство, расположение прибора,теплоноситель и т. д.), и все же самым важным фактором авторы считаюттемпературу поверхности отопительного прибора, поскольку она в первую очередьопределяет остальные его характеристики и играет важную роль в формированиитеплоощущения, что обязательно нужно принимать во внимание. 

В зависимости от средней температуры поверхности отопительных приборов различают лучистое отопление с низкой, средней ивысокой температурой.

Основныеотличия этих типов отопления заключаются в следующем.

1. При лучистом отоплении с низкой температурой наповерхности нагревателя температура обычно не превышает 70°С, поэтому такие нагреватели большей частью монтируютв какую-либо ограждающую конструкцию отапливаемого помещения.

2. Лучистым отоплением со средней температуройсчитается такое отопление, при котором температура на поверхности нагревателяколеблется от 70 до 200°С.

3. При лучистом отоплении с высокой температурой наповерхности нагревателя температура выше 200°С, обычно она составляет 500-900°С.

Вдвух последних случаях нагреватель может быть применен независимо отограждающих конструкций отапливаемого помещения, например, в виде отопительногоэкрана. Теплоносителем может служить перегретая вода, пар высокого давления,масло, электрический ток, газ. 

Лучистые нагреватели, как ужебыло упомянуто, классифицируют по температуре их поверхности, однако этотпоказатель одновременно определяет и их конструктивное устройство.

Поэтому существует следующая классификация лучистыхотопительных приборов:

  1. - лучистые нагреватели с низкой температурой поверхности и большой тепловой инерцией;
  2. - лучистые нагреватели со средней температурой поверхности и малой тепловой инерцией;
  3. - лучистые нагреватели с высокой температурой поверхности и малой тепловой инерцией.

В силу того, что на сайте представлены отопительныеприборы определенного типа, отметим ЛУЧИСТЫЕОТОПИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ СО СРЕДНЕЙ ТЕМПЕРАТУРОЙ ПОВЕРХНОСТИ И МАЛОЙ ТЕПЛОВОЙИНЕРЦИЕЙ

Напомним, что среднюю температуруна поверхности (70—200°С) можнообеспечить только при использовании так называемых отопительных экранов.

При конструировании экономичных отопительных экрановпринимают во внимание следующее требование - обеспечение максимальной активной равномерной по площади теплоотдачигреющего листа стандартных размеров;

Таким образом, мы приходим к тому,что нас интересуют вопросы ПАНЕЛЬНО-ЛУЧИСТОГО ОТОПЛЕНИЯ.

Панельно-лучистым называется отопление помещенияпанелями, при котором средняя температура всех поверхностей, обращенных впомещение, превышает температуру воздуха. [4]

Как видно изопределения, отопление относится к панельно-лучистому по совокупности двухпризнаков. Первый признак — необходимый, но не достаточный — система отоплениядолжна быть панельной, т. е. с отопительными приборами, имеющими сплошнуюгладкую нагревательную поверхность. Второй признак — панельное отопление должносоздавать в помещении температурную обстановку, характерную для лучистогоспособа обогрева. [4]

Задачи, которые необходимо решать при выборе ирасчете систем лучистого отопления

Отметим ВАЖНЫЕ моменты, о которых сообщили авторы [1], и которые намвсем надо учитывать при выборе энергосберегающих обогревателей.

При расчете систем лучистого отопления необходиморешать следующие задачи:

а)        расчет теплопотерь отапливаемых помещений;

б)        теплотехнический расчет лучистых отопительных приборов и выбор места размещения;
в)        оценка теплоощущения при выбранном месте размещения лучистых отопительных приборов;
г)         изменение места или способа размещения отопительных приборов, если это необходимо для обеспечения теплового комфорта;

д)        расчетпрочих элементов системы отопления


Расчет теплопотерь отапливаемых помещений – делодостаточно сложное и без специальных навыков труднореализуемое. Хотя напросторах Интернета Вы найдете массу программ, как для приблизительной оценки,так и для точного определения теплопотерь каждой Вашей комнаты. Только помните,температуру в отопительный период указывают среднемесячную, а не минимальную.

Интересно другое. В последнее время вместо традиционного метода расчетатеплопотерь все больше выходят на передний план методы расчета, основанные натепловом  балансе тела  человека.

В формировании теплового балансатела человека лучистый теплообмен играет решающую роль. Поэтому очевиднанеобходимость его учета при расчете  различных замкнутых пространств, особенно. если там необходимообеспечить комфортное теплоощущение с помощью лучистого отопления.

Теплотехнический расчет лучистых отопительныхприборов и выбор места размещения - для обеспечения необходимойвнутренней температуры и соответствующего теплоощущения необходимо правильновыбрать отопительный прибор. При выборе лучистых отопительных приборов следуетучитывать те же факторы, что и при применении других систем отопления,например, экономичность, параметры применяемого теплоносителя, ассортиментприборов и т. д.

Однако здесь имеются и некоторыеособенности.

·       Прежде всего, следует учитывать температуруповерхности отопительного прибора, допускаемую с точки зрения теплоощущения.

·       Необходимо принимать во внимание облицовкуповерхности лучистого отопительного прибора, точнее - значение коэффициентаизлучения.
Значения коэффициента излучения материалов, применяемых для изготовленияотопительных приборов, можно найти в специальной литературе.

·       Экономичность отопительных приборов, особенно приэксплуатации крупных одноэтажных зданий, определяется теплоотдачей нижней итыльной поверхностей лучистого отопительного прибора, а также степенью ееиспользования. [1] (насздесь интересует просто экономичность)

 Самыйсложный бытовой вопрос – определение места размещения обогревателя.

Не особо вникая в дебринаучных размышлений, скажу следующее: много тепла уходит через окна. Поэтому,если лучистое отопление основное, то обогреватели лучше ставить под окнами.Температура внутренней поверхности стекол должна быть где-то +160С.Если лучистое отопление дополнительное, то можете размещать обогреватели так,чтобы средняя часть экрана находилась на уровне 60 см от пола (центр тяжестисидящего человека).  Для визуализации яобычно предлагаю представить свет от фонаря: освещает всю комнату  - хорошо, нет, нужен еще один фонарь(обогреватель). Закрыли фонарь тумбочкой, будете освещать (греть) ее заднююстенку.

Оказывается, это не моё изобретение.

Интенсивностьоблучения отопительной панелью различных ограждений помещения характеризуется,полученными (показателями – Авт.) при замерах освещенности облучаемыхповерхностей световоймоделью панели. [4]

 

Оценка теплоощущения при выбранном месте размещениялучистых отопительных приборов

Очень показателен для пониманиянеобходимости учета теплоощущения опыт, проведенный Джоном Б. из PierceLaboratory,USA, а за одно и поясняет цель использования благоразумных (инфракрасныхлучистых) отопительных приборов:

Люди, находящиеся в помещении с температуройвоздуха +50oC, но со специально охлажденными стенами – мерзли, затопри 10oC и накаленных стенах начинали потеть. [3] (Т.е. на термометре было соответственно +50оС и +10оС – Авт.) 

Значит, при разработке различныхспособов отопления на передний план выходит потребность в оценке теплоощущения и самочувствия человека. Самочувствие людей, находящихся взакрытом помещении, решающим образом зависит от их теплоощущения, которое можнорегулировать соответствующими техническими средствами.

Понятие «теплоощущение» ипонятие «самочувствие» в применяют с определением «приятное». Излучениепроникает в организм через кожу. При инфракрасном длинноволновом излучениипроникание лучей значительно уменьшается по сравнению с коротковолновымизлучением, инфракрасные лучи возбуждают рецепторы, что и вызывает у человекаощущение теплоты.


Как уже было сказано,длинноволновые инфракрасные лучи поглощаются в самой верхней части слоя кожи ивызывают только простое тепловое воздействие.



Комфортные условия требуют,чтобы распределение температуры в отапливаемом помещении было равномерным. Правастарая немецкая крестьянская поговорка: «Ноги— в тепле, голова—в холоде, врач иаптекарь жить будут в голоде», ведь человек приятнее чувствует себя, если ногамтеплее, чем голове. [1]

 

Дпя оценки комфортности иэффективности при выборе обогревателей  интересны результаты физиологических измерений(изменение температуры кожи, скорости реакции и т. д. при лучистом ирадиаторном отоплении).


Например, для больничных палат(т.е. для помещений, в которых люди мало двигаются и не занимаются физическимтрудом) установлены нижние и верхние пределы комфортной зоны.

Нижние пределы при лучистомотоплении:
температура воздуха: 21,5—22,0°С;
результирующая температура:23,0—23,5°С.

Нижние пределы при радиаторномотоплении:
температура воздуха: 24,0—25,0°С;
результирующая температура:23,4—24,0°С.

Верхние пределы при лучистомотоплении:
температура воздуха: 24,5—25,0°С;
результирующая температура:26,0—26,5°С.

Верхние пределы при радиаторномотоплении:
температура воздуха: 27,0—28,0°С;

 

Ну и для тех, кто все-таки добрался до этих строк,еще немного интересной, а может и полезной, информации.

 Теплоощущение при асимметричномтепловом излучении [1]

Рассмотрение асимметричноготеплового излучения не связано только с лучистым отоплением, а имеет болееобщий характер и одновременно является наименее изученным вопросом с точкизрения оценки теплоощущеиия.

Человека, находящегося взамкнутом пространстве, достигает тепловое излучение из источника стемпературой, сравнительно более высокой, чем температура его тела, а вместе стем происходит тепловое излучение от тела человека в направлении поверхности сболее низкой температурой.

Часто бывает так, что с однойстороны по отношению к человеку расположена поверхность со сравнительно болеевысокой температурой, а с другой стороны—с более низкой. При этом с первойповерхности наблюдается лучистое теплопоступление, а в направлениидругой—теплоотдача, нередко путем излучения значительного количества теплоты.

Таким образом, речь идет очрезвычайно разносторонней проблеме, к которой относится; в частности, оценкатеплоощущеиия для многих видов лучистого отопления.

Например:

Авторы [5] проводили экспериментыпо исследованию асимметричного излучения, лишь косвенно связанного с лучистымотоплением.

Ими исследована ситуация, когдачеловек находится между двумя стенами, одна из которых теплая, а другаяхолодная, причем температура воздуха и других ограждающих конструкций равнымежду собой.

Цель исследований—определитьпределы приемлемого теплоощущения.

В результате исследований былодоказано, что 5% испытуемых ощущали местный дискомфорт на поверхности кожи,когда среднюю радиационную температуру снижали на 5°С. Измерения подтвердили,что снижение на 5°С приводит к снижению температуры кожи на 1°С.

 Литература:

1.А.Мачкаши, Л.Банхиди, Лучистое отопление. 1985

2. Справочник строителя | Системы отопления

3. Тех. информация "Энергия излучения - первичная энергия, открытая заново", TT TechnothermGmbH, Нюрнберг. 

4. ОТОПЛЕНИЕ И ВЕНТИЛЯЦИЯ В двух частях Учебник для вузов Авторы: П.Н. КАМЕНЕВ А.Н. СКАНАВИ и др

5. Olesen SM Fanger P. O., Jensen P. В., Nielsen O. J. Comfort limits for man exposed to asymmetric thermal radiation—Proc. of the CIB Commission W45 (Human requirements). Symp. Thermal Comfort and Moderate Heat stress Building Research Station, London, 1972


Похожие статьи

Экономичные инфракрасные обогреватели – правда или обман?

Экономичные инфракрасные обогреватели – правда или обман?

Впервые услышав об экономичных инфракрасных длинноволновых обогревателях, у меня (а я думаю у многих..

Написать отзыв

Пожалуйста авторизируйтесь или создайте учетную запись перед тем как написать отзыв