Cуббота, Июнь 25, 2016
 

Внимание !

Сейчас мы готовим новый сайт, а пока вы можете
посмотреть и обсудить новые проекты Андрея Курышева на форуме: Проекты IZBA.SU

 
  Предисловие
  Об авторе
  Правовая информация



 
 
Лучевое - качественное тепло.

Про тепло качественное и не очень.
Тепло некачественное.
Тепло качественное.
Как создать лучистую систему отопления?
Резюме.

Вы думаете, какую систему отопления установить в доме? Да… Вам не позавидуешь…
Вариантов масса: модные коллекторные системы из металлопластиковых или полиэтиленовых труб, одно- или двухтрубные системы отопления из полипропиленовых, медных, стальных, да мало ли ещё из каких труб. Какие из них лучше?
Вопрос этот действительно непростой. Лучше? Лучше для кого? Лучше почему, по каким критериям?
Лучше для фирмы, которая продаёт оборудование, для монтажников, или лучше для Вас?
- Конечно, для НАС! Для нас – для заказчиков, для хозяев дома, для людей, которые будут в доме жить, а для кого же ещё? – возмутитесь вы.
Вопрос далеко не праздный, потому что, как правило, большинство делают выбор не в свою пользу, но самое интересное, что они об этом даже не подозревают. Более того, установив в доме навязанную им систему отопления, они думают, что впереди планеты всей!
Например, говорят, что недостатком стальной трубы является то, что она значительно тяжелее пластиковой… Да, тяжелее, ну а вам что до того? Вам что, с ней в командировку ездить? Вам её каждый день на работу в метро таскать? Нет, её привезут всего однажды, поставят на место, и до конца дней она на месте этом стоять будет (как, впрочем, и чугунный радиатор). Для вас этот факт безразличен, он волнует других людей - монтажников, тех, которым действительно «светит» эти трубы каждый день ворочать.
Какие же критерии важны для Нас – пользователей, критерии, по которым мы будем оценивать достоинства и недостатки систем отопления различных видов.

Итак, система отопления по возможности должна:
1 быть более надёжной в смысле эксплуатации и, как следствие этого, более долговечной – в смысле срока службы. Долговечность весьма актуальна, поскольку система отопления являет собой сложную разветвлённую сеть труб, интегрированных в тело здания, является его составной и неотъемлемой частью. Применительно к системе отопления надёжность заключается в её безаварийности в смысле уменьшения вероятности поломок и протечек, и высокой ремонтопригодности. Ремонт системы отопления весьма болезненная процедура, а полная замена труб по степени бедствия равнозначна пожару.
2 обладать стабильными гидравлическими характеристиками и тепловой устойчивостью (возможностью управления и предсказуемостью потоков теплоносителя в трубах).
3 быть более теплоёмкой и, как следствие этого, более теплоинерционной. То есть нужно располагать возможно большим запасом горячего теплоносителя (энергии) для того, чтобы в случае аварии или сбоя в системе отопления дом как можно дольше оставался тёплым. (Актуально для каменного - теплоинерционного дома.)
4 иметь низкое гидросопротивление. Чем оно ниже, тем система лучше. Для этого путь теплоносителя должен быть по возможности свободен от препятствий, таких как изгибы, сужения, углы, изменения направления потока. На пути должно быть поменьше разного рода приборов, создающих препятствия – вентилей, регуляторов и т. п. В идеальном случае гидросопротивление может быть настолько низким, что теплоноситель (вода) циркулирует в системе отопления сам под действием законов физики, согласно которым более тёплые массы поднимаются наверх, а холодные опускаются вниз, замещая их. Именно так действуют системы отопления с естественной циркуляцией.
5 быть электронезависимой – с целью обеспечения жизнестойкости дома. Это актуально, когда люди не проявляют беспечности и, кроме газового или солярного котла, устанавливают котёл на твёрдом топливе и имеют запас дров на зиму. Кстати, русское слово беспечный, как раз и говорит о людях беззаботных настолько, что они даже не имеют печи. Входить в зиму не имея отопительного устройства (печи) и запаса дров – считалось у наших предков верхом легкомыслия и разгильдяйства.
6 продуцировать тепло более высокого качества.

- Ну, насчет первых пунктов ясно! Кто спорит? Хотя все почему-то сейчас хвастают как раз не теплоэнерционностью, а наоборот, тепловой динамикой (почему так – отдельно, в другой статье). Кому хочется иметь ненадёжную, нестабильно работающую, недолговечную систему отопления?! По поводу зависимости от электричества… непонятно, об этом пока не думали, но вот что такое «продуцировать тепло более высокого качества»???
С этого и начнём - с конца!

Про тепло качественное и не очень.
Как тепло может быть некачественным? Тепло - оно или есть, или его нет. Определить это легко: посмотрел, что показывает термометр и понял!
Не всё так просто, как кажется на первый взгляд.

Тепло некачественное - конвективное.
Вы приехали зимой в полухолодный кирпичный загородный дом (дачу). Запустили котёл, включили электрообогреватели или тепловые пушки на соляре. Через час-два воздух в доме прогреется до необходимых вам 20 градусов по Цельсию. Всё? В доме тепло? Там можно жить?
- Жить пациент будет, но плохо-о-о…
Жить в такой среде, конечно, можно, в том смысле, что не замерзнешь, и не умрёшь, но… ощущается огромный дискомфорт!
Отчего же? Ведь воздух-то тёплый! Чего ещё нужно?
Воздух тёплый, но всё остальное - стены, мебель и все предметы вокруг имеют низкую температуру – они холодные…
Они - холодные! Но тебе-то что до того! Ты к стенам не прислоняйся, и предметы не трогай, и всё будет нормально! Они же сами тебя не трогают! Стоят и существуют себе спокойно…
Вот как раз в этих словах, из-за непонимания процессов и механизмов передачи тепла и заложена главная ошибка, влияющая на сегодняшнюю техническую политику в области создания отопительных систем. Только по прошествии нескольких дней, когда стены и предметы в доме полностью прогреются, там можно будет комфортно находиться, при условии что, дом нормально утеплён.
Вам только кажется, что холодные стены вас не трогают, на самом деле это не так! Холодные стены трогают, и ещё как! Люди, жившие в деревенском доме, отапливаемом русской печкой, особенно остро чувствуют это. Бабушка, приехавшая к внуку в панельный дом из деревни, кутаясь в пуховый платок, говорит: «Холодно у вас тут, камень из меня тепло тянет!» И пироги в духовке не те выходят, как в деревне из печи. Вроде всё так, да вкус не тот! Похоже, да не одно и то же…
Именно потому, что стены холодные, людям тоже холодно, неприятно, зябко и промозгло. Холодный камень вытягивает из человека тепло – точнее и не скажешь! Устами неграмотной деревенской бабушки глаголет истина. Оказывается, она разбирается в физических процессах гораздо лучше нас, просвещенных горожан, людей с высшим техническим образованием. Вот она народная мудрость, а некоторые думают, что до нас на Руси одни неграмотные дураки жили. Да, неграмотные, но далеко не дураки - они в нашем климате не выживают.
В чём же тут дело?
Тёплый воздух это необходимое, но недостаточное условие комфортного существования человека. Человеку комфортно и тепло по-настоящему, когда он находится не только и не столько в тёплом воздухе, но среди теплых окружающих его предметов, облучающих его своей инфракрасной энергией, под теплыми солнечными лучами в том числе! Именно по этому принципу обогревается большой печью русская изба и турецкая баня, сущность этих сооружений одинакова! Воздух в турецкой бане не жарок, а банный эффект достигается благодаря присутствию человека в хорошо разогретом каменном помещении. Наслаждаясь лучистым теплом, люди лежат там, на тёплом мраморном подиуме, где проводятся банные процедуры, как раньше лежали они у нас в деревнях на русской печи.
Любое физическое тело температура которого выше абсолютного нуля градусов Кельвина излучает тепло. Общая энергия теплового излучения определяется законом Стефана—Больцмана. Человек тут не исключение. В природе тепло в основном передаётся лучистым путём, путём обмена инфракрасной тепловой энергией. Так сквозь вакуум космоса греет землю солнце, так передаётся тепло костра сидящим вокруг людям - ведь весь тёплый воздух и дым улетает вверх. Так обогревает дом и такой инфракрасной (тепловой) энергией печёт пироги русская печь. В духовке эта энергия другая, и дело тут не динамике нагрева и остывания, или во времени приготовления продукта, как думают кулинары, дело тут разной природе нагрева. У духовки прогрев осуществляется в основном раскалённым воздухом (феном), а в русской печи на пироги воздействует мощный поток лучевого (инфракрасного) тепла.
Тёплый человек, находящийся в помещении с прогретым воздухом, но холодными стенами играет роль энергетического донора – он постоянно обогревает их своим инфракрасным (лучистым) теплом, так же как костер обогревает сидящих вокруг него людей. Прямо как в известном фильме «Матрица»: человек играет роль батарейки – отдаёт свою энергию каменным стенам. Ведь человек имеет температуру тела 36 градусов, а каменные стены, например, обычного панельного дома нагреваются в лучшем случае до температуры 20 градусов, при температуре воздуха в помещении 24 град. Несмотря на нормальную температуру воздуха в неутеплённом доме людей не оставляет чувство холода – зябко, некомфортно. Чтобы было не холодно температуру воздуха в помещении стараются держать выше 20-22 град, только в этом случае температура наружных стен может повыситься до приемлемо-комфортной. В результате в неутеплённом доме человек получает двойной удар, с одной стороны, он живёт в окружении холодных стен и постоянно теряет энергию, отапливая их собой, с другой стороны, он оказывается в помещении с перегретым и пересушенным воздухом, который очень вреден. От этого происходит масса бед: зимой уменьшается и без того низкая влажность, у людей пересушивается кожа, волосы, слизистые оболочки и дыхательные пути, на раскалённых радиаторах и конвекторах разлагается, поднимаясь в воздух, и долго находится там несвязанная влагой пыль, и так далее...
Теплый воздух не компенсирует лучевых энергетических потерь, ведь человек энергию для жизни не из тёплого воздуха черпает! За счёт теплоты окружающего воздуха человек может лишь отчасти компенсировать потери тепла от конвекции, в том числе при дыхании. А вот лучевая (инфракрасная) энергия действительно подпитывает человека своим теплом! Поступления лучистого тепла извне ведут к сокращению производства организмом собственного тепла. Обратите внимание, что в жаркую погоду уменьшается аппетит. В жару не хочется есть калорийных продуктов, более того, люди пытаются охлаждать себя напитками со льдом, пьют холодное пиво и едят мороженое! Сам человек являет собой подобие печи, внутри которого тоже горит костёр, угасающий при последнем вздохе. Тело нагревается в результате биохимических реакций, протекающих в недрах организма, горение поддерживается поступающим при дыхании воздухом с той лишь разницей, что дровами для такой печи служит пища. Без доступа воздуха всего через несколько минут костёр биологический, как и костёр обычный, затухает.
Чтобы компенсировать постоянные потери инфракрасного (лучевого) тепла человек вынужден больше питаться, есть более калорийную (жирную) пищу, пить более крепкие спиртные напитки, иметь больший жировой слой. Поэтому люди, проживающие в холодном климате и суровых условиях тучнее. Как и у северных животных (моржей, тюленей, медведей) у северян больший жировой слой. Северных животных спасает от холода шерсть и жир. Шерсть животного, являясь аналогом человеческой одежды, защищает организм от конвективных теплопотерь (охлаждения воздухом). Жир не только запасает энергию-дрова для отопления организма на чёрный день, но и препятствует теплообмену - экранирует тело, защищая его прежде всего от лучевых потерь тепла.
Промерзнув целый день на морозе, попробуйте прийти и выпить сухого вина – да вам ещё хуже сделается. В этом случае только водка и поможет! Причём вы можете не ощущить адекватного опьянения. В результате биохимических реакций спирт быстро разлагается организмом на составляющие – «переваривается», и мозгу для опьянения уже ничего не достаётся! Вспомните, ведь с каждым это бывало! Так организм использует горючее вещество (спирт) по назначению - как топливо, в буквальном смысле слова, сжигая его в своей топке и получая при этом тепло. И наоборот, попробуйте выпить водки летом в жару на пляже, догадываетесь, чем это может кончиться. Ведь летом на раскаленном песке, под жаркими лучами солнца организм не нуждается в избыточном топливе, и водка, не расщеплённая на топливные компоненты, воздействует на мозг в виде спирта по полной программе! Поэтому у народов, живущих в разном климате, разные кухни, спиртные напитки и традиции их употребления, и, как следствие этого, разная комплекция.
В узких кругах состоятельных людей бытует широко распространённоё мнение о том, что забота об утеплении дома - это удел экономных (бедных). Мол, прежде всего такая забота обоснована соображениями экономического характера. Дескать, пусть нищие на свете и газе экономят! Нет денег - нечего о загородном доме мечтать! Бедные живут в квартирах… Настоящим довожу до вашего сведения, что это не так! Забота об утеплении прежде всего вызвана соображениями тепловой экологии и комфорта для проживающих в доме людей, а экономия топлива - это лишь полезное и приятное для всех (для бедных, и для богатых, чего уж там…) неизбежное следствие хорошего утепления.
Зимой ощущение дискомфорта часто преследует людей в застеклённых мостиках-переходах между корпусами зданий, людей, находящихся за большими стеклянными фасадами и витринами. Несмотря на то, что воздух там может быть даже теплее, чем в самом здании, как правило, такие места интенсивно обогреваются конвекторами. На первый взгляд удивительно, что находиться перед окном зимой всегда холоднее, чем в другом месте того же помещения, даже если окно абсолютно герметично и оттуда не дует. Это тем более удивительно, потому что воздух под окном обычно дополнительно греется радиатором или конвектором для создания воздушной тепловой завесы, но каждый по собственному опыту знает, что это действительно так.
Дело в том, что человек, стоя зимой перед окном, обогревает своим лучистым теплом уже даже не холодные стены помещения, он обогревает собой все заснеженные окрестности, сколь хватает взгляда. Как инфракрасный прожектор светит он в пространство, не получая обратно никакого тепла. От холодной стены всё-таки идёт излучение, соответствующее хотя бы температуре стены, а стекло всегда имеет температуру несколько градусов ниже. Обычное стекло задерживает теловые лучи, на этом принципе основан эффект парника, но не так, как стена. Сейчас выпускают специальные «К» стекла, с тонким металлическим напылением, они эффективней держат тепло.
Учитывая сказанное, большие площади остекления домов вредны не только и столько экономикой теплопотерь, а, прежде всего, для проживающих там жильцов. Эту проблему в разные времена решали по-разному: встарь окна были небольшими и на ночь обязательно закрывались толстыми деревянными ставнями, сейчас их закрывают теплыми массивными шторами изнутри. Непрозрачные шторы не только решают вопрос лишних глаз, но и отделяют внутреннее пространство комнаты от холодного оконного стекла. При закрытых шторах в комнате становится теплей и уютней. Сейчас есть возможность установить снаружи на оконные проемы, утепленные ставни-жалюзи с автоматическим моторизированным приводом.

Тепло качественное - лучевое.
Печное тепло - одно из его разновидностей.
В квартирах богатых многоэтажных городских домов вплоть до революции обязательно делались дымоходы и устанавливались печи, несмотря на то что дом одновременно подключался к существующей (уже тогда!) системе городского отопления, или к собственной котельной. Это делалось мудрыми людьми не только из соображений жизнестойкости (в смутные времена печи спасли жизни многим), но и из соображений более комфортного отопления квартир, «старые русские» знали толк в хорошей жизни и уже тогда отличали новое радиаторное (плохое) отопление от старого (хорошего) отопления – печного. Печь не только запасает тепло, интегрируя его подачу во времени, но и является трансформатором температуры, преобразуя высокотемпературное тепло сгорающих в топке дров в низкотемпературное тепло, полезное и приятное для человека.
Далее проектировать дома и системы отопления взялись «новые поколения» архитекторов и инженеров – люди, выросшие в городских квартирах с радиаторами, люди, никогда не знавшие настоящего печного тепла, только слышавшие о нём из рассказов своих деревенских предков. Впрочем нам ещё грех жаловаться. Советский чугунный радиатор не самый плохой отопительный прибор. Он надёжен, долговечен и неприхотлив, имеет низкое гидросопротивление и поэтому прекрасно ведет себя в любых системах отопления, в том числе с естественной циркуляцией теплоносителя. К тому же чугунный радиатор теплоинерционен - имеет большой объём теплоносителя (горячей воды в России никогда не жалели).
А вот популярные сейчас заграничные модели отопительных приборов уже правильнее называть не радиаторами, а конвекторами. Они отдают более 70% своего тепла уже конвективным путём, имеют минимальный объём теплоносителя, легки и элегантны. В Европе всё, в том числе и теплоноситель (вода) имеет свою цену, там стараются снижать материалоёмкость всего, чего только можно и чего нельзя: радиаторов, воды, труб. Рекламный буклет с гордостью докладывает: представленная система отопления имеет объём теплоносителя, состоящий всего … из нескольких канистр. Тут, видимо, делается расчёт на восторженную реакцию потенциального потребителя. Фирмы завлекают жадин, рекламируя главное достоинство «продвинутой» системы отопления - её относительную дешевизну по сравнению с системой традиционной (нормальной).
Мы поставим вам тонкие трубы, небольшие, компактные, но тёплые (раскалённые докрасна) элегантные конвекторы. Чтобы всё это заработало, мы установим мощный насос (насосы) и прокачаем эти несколько канистр теплоносителя – рано, или поздно, или никогда…
Сэкономив на материалах – радиаторах и сечении труб однажды, хозяин такого «богатства» обрекает себя на постоянные мучения.
При сырьевом дефиците позволить себе такую роскошь, как большой тяжёлый чугунный радиатор могут только состоятельные люди. (Достаточно поинтересоваться ценой хорошей – тяжелой чугунной сковороды европейского производства в приличном магазине.) Впрочем вопросы отопления никогда в тёплой Европе остро не стояли, максимум, до чего в историческом контексте дошла техническая мысль европейцев - это камин (обычный костёр, обложенный камнем, с отводом дыма из помещения). С такой «концепцией отопления» наши предки давно бы вымерли, как мамонты. Ведь классический камин с открытой топкой более остужает помещение, чем нагревает его. В дымоход с немаленьким (чтобы не дымил) сечением кроме дыма вытягивается, замещаясь приточным, весь воздух из помещения и, даже может, из всего дома. В отличие от «продвинутых европейцев» наши лапотные предки это понимали и невдалеке от поддувала (места входа воздуха, необходимого для сгорания дров в топке русской печи) делали, как сейчас говорят «приточную вентиляцию», как правило, из «подпола». Для того чтобы в топку печи поступал не тёплый воздух из помещения, а холодный воздух с улицы и сразу в виде дыма, вылетал бы обратно на холодную улицу через дымоход. Подумайте! Для дров нет разницы, какой температуры воздух поступает для горения +20 или – 20 град С, а для людей есть...
Только сейчас, когда технологические возможности позволили изготовить герметичную чугунную топку и закрыть камеру сгорания камина чугунными или стеклянными (из закалённого жаропрочного стекла) дверцами до практически герметичного состояния, проблема бесконтрольного вывода воздуха через дымоход потеряла остроту и актуальность. Специальными задвижками обеспечивается возможность дозировать подачу воздуха в камеру сгорания до состояния от интенсивного горения до тления дров. Впрочем, любой владелец камина с закрытой топкой может провести эксперимент: открыть дверки и топить камин в таком состоянии хотя бы полчаса и посмотреть, станет теплее или холоднее. Сразу скажу, что в непосредственной близости у камина будет теплее - лучевая энергия костра нагреет все предметы в прямой видимости, а вот в помещении и в доме, в целом, станет холоднее. Выброшенный на улицу через дымоход тёплый воздух заместится новым – холодным воздухом, пришедшим в дом с улицы по многочисленным щелям. Так теплый воздух в доме замещается холодным. Свято место – пусто не бывает! Зато вентиляция хорошая – нет худа без добра! (Шутка)
Импорт концепций обустройства систем отопления, разработанных специалистами из тёплых европейских стран, специалистов, которые порой и снега-то на улице никогда не видали, механический перенос их в наши, совсем другие климатические условия, выглядит в этой связи более чем забавным.
Сказанное можно проиллюстрировать на примере рекомендаций по конструированию систем напольного отопления. Перемещаясь по трубке, отдавая свое тепло, теплоноситель неизбежно остывает. Для равномерного нагрева пола этот эффект необходимо компенсировать. Пластиковые трубы трассируют методом обратной спирали (улитки), это метод, когда трубка кладется, закручиваясь по спирали от периферии к центру помещения, а остывший теплоноситель обратно идёт по той же трассе: так «обратка» соседствует с «подачей». Этим достигается равномерность прогрева пола, не зависящая от падения температуры теплоносителя, отдавшего своё тепло. Так происходит только в теплом климате или в здании с хорошо утеплёнными стенами, которых у нас практически нет. В обычном здании картина совсем другая: свежий (более горячий) теплоноситель должен в первую очередь подаваться в периметр пола прилежащий к холодным наружным стенам – ведь именно там осуществляется наибольший отбор тепла. Место выхода плиты перекрытия на улицу теплоизолировано хуже остального, как правило, именно там находится мостик холода. Тепло нужно распределять в полу не равномерно, а наоборот, больше тепла необходимо отдавать туда, где холоднее (ближе к наружным стенам) и чем дальше от наружной стены, тем меньше тепла (температуры теплоносителя) необходимо. Вот тогда нагрев пола в помещении будет действительно равномерный.
Все мы – дети асфальта и чугунного радиатора уже в третьем поколении вовсе утратили связь с природой и не подозреваем о другом - настоящем тепле - лучевом! Тепле русской печи, тепле, исходящем от большой массы нагретого камня. Почему же тогда все используют системы отопления конвективные, в то время как польза и комфорт лучевой системы очевидна. В чём тут причина? Неужели только потому, что дети асфальта и чугунного радиатора не знают лучевого тепла?!
Лучевое отопление – недешевое удовольствие. Печь - классический образец лучевого отопительного прибора, являет собой весьма громоздкое - тяжелое и материалоёмкое сооружение, отнимающее у людей дефицитную жилплощадь – «квадратные метры» которые нынче особенно дороги. Печь нужно топить дровами - в помещениях требуются дымоходы и вентканалы. Как вы себе представляете печи в современном многоэтажном городском доме? Да и дым из трубы… и без него в городе дышать нечем.
Раньше печи и камины занимали главенствующее положение в доме (размещались в центре), являлись энергетической установкой, благодаря которой и была возможна жизнь. Печи - гордость хозяев были значимым предметом интерьера, отличались дорогим убранством: отделывались керамикой, редкими породами камней, художественным чугунным литьем.
Все сказанное, только с точностью наоборот можно отнести к конвекционному прибору отопления. Прыщавых, покрашенных серобуромалиновой масляной краской, советских чугунных радиаторов стыдились, относились к ним брезгливо. Как постыдное недоразумение их занавешивали шторами, закрывали разного рода декоративным решетками - с глаз долой из сердца вон, пытаясь создать видимость, что дом существует сам собой, без отопительной системы, без радиаторов, без труб, считая их вид отвратительным, а всё это в целом неэстетичным. Несчастный радиатор и так практически не излучает лучевого тепла. У радиатора замурованного под подоконником декоративными сетками-решетками остается возможность греть только воздух, а закрытый на ночь шторами он уже даже воздух согреть не в состоянии.
Любое тело в соответствии с законом Стефана-Больцмана излучает тепло! Многие даже не догадываются, что квадратный метр поверхности окрашенной «абсолютно чёрной краской» при 20С (293К) излучает 417 Вт тепла, а нагретый до 100С (373К) излучает уже 1100 Вт (1,1кВт) тепла, то есть почти на 700 Вт больше! Таким образом отопительная печь с площадью поверхности 9м2 (=1м х 4 х 2м) излучает 6,3кВт (= 9м2 * 0,7кВт/м2) тепла – немало! Поверхность печи может запросто разогреться до 80-90С, но это не опасно - случайный ожог о поверхность печи получить трудно. Для обогрева помещения – для излучения и конвекции потока энергии хватает, а для ожога недостаточно. Камень, благодаря своей низкой (относительно металла и воды) теплопроводности не обеспечивает необходимого для ожога потока тепла. В раскалённом воздухе сауне можно запросто находиться при температуре воздуха превышающей 100С и прислоняться голым телом к деревянной отделке нагретой до такой же высокой температуры. Такие прикосновения дискомфортны, но не смертельны, а что будет, если прикоснуться к кипящей кастрюле известно каждому...
Лучевое тепло может излучать исключительно поверхность тела, а размеры этой поверхности у отопительного прибора ограничены. Чтобы повысить мощность излучения следует либо поднимать температуру, либо увеличивать площадь излучающей поверхности. В системах водяного отопления температура ограничивается порогом кипения воды, чего явно недостаточно для компактных лучевых источников тепла. К тому же о батарею, наполненную горячей водой, запросто можно обжечься. Присутствие раскалённых радиаторов в комнате является источником риска (особенно для детей).
Много лучевого тепла с белого блестящего радиатора не снять. По законам физики правильно красить радиаторы не в белый, а в чёрный цвет. Чем чернее прибор – тем больше он излучает (и поглощает) тепла. Художники не зря разделяют краски на тёплые и холодные, такое свойство цвета люди чувствуют интуитивно. В жарких странах носят белые одежды, предпочитают белые автомобили и белят дома – чтобы поменьше нагревались. Лучевая теплоотдача белого радиатора при перекрашивании его в чёрный матовый цвет увеличивается примерно на 20%. По техническим данным производителя радиаторов Kermi с одной стороны панельного стального радиатора без внутреннего оребрения (серия 10, нагретого до температуры 60С и температуре окружающего воздуха 20С) можно снять всего 550Вт тепла, причем половину излучением, а половину конвекцией. Это хорошо согласуется с законом Стефана - Больцмана: 740Вт (при 65С) - 417Вт (при 20С) = 323Вт излучение «абсолютно чёрного тела», но так как радиатор у нас белый и блестящий то долой 20% в результате имеем 258Вт (275Вт по данным производителя).
Учитывая энергозатратность нашего жилого фонда перспективы построения лучевой системы отопления на основе обычных радиаторов утопичны. Для равноценного теплоснабжения пришлось бы выделить излучающим лучевое тепло поверхностям (радиаторам серии10) площадь на стенах помещения в 3-5 раз большую, чем занимали прежние конвекторы. Тонкие стены и несовершенные окна теряют огромное количество тепла, восполнить которое лучевым/конвективным (50/50%) потоком от радиаторов, нагретых до температуры 50-60С, практически не представляется возможным. Конструкторы пришли к неизбежному выводу о необходимости увеличения конвективной составляющей теплосъёма, которую, к счастью, можно наращивать без особых технологических трудностей (у современных радиаторов лучевой поток 20% - конвективный 80%).
В понимании и представлении людей радиатор являет собой ребристый предмет. Ребристыми радиаторы делают, чтобы увеличить площадь их поверхности контактирующей с воздухом. Вы спросите, а как же лучевая составляющая? Ведь она тоже должна расти пропорционально росту площади поверхности тела. Все так, законы физики никто не отменял. Все ребра внутри радиатора успешно излучают тепловую энергию. В этом и заключается фокус конструкции - тёплые поверхности (рёбра радиатора) смотрят друг на друга! Одна поверхность облучает другую, следовательно, в результате переизлучений лучевое тепло из радиатора никуда не выходит! Ребра радиатора греют лучевым теплом сами себя. Внутри радиатора, соприкасаясь с поверхностью металла, нагревается только воздух. Получается, что конвекцией с небольшого по габаритам радиатора можно сдуть тепла в 2-4 раза больше, чем забрать тепловым излучением.
Вот и весь секрет! Установив относительно небольшие ребристые радиаторы (конвекторы) можно обеспечить теплом любое, даже самое неутепленное - экологически неблагополучное, малопригодное для жилья человека помещение, наполнив его пересушенным пыльным воздухом, создав лишь иллюзию тепла. Источники тепла в помещении предпочтительно иметь либо низко, либо высокотемпературные. При низких температурах пыль не горит и не поднимается, при высоких (печных) температурах пыль выгорает до основания, но в обоих этих случаях в воздухе она не присутствует.
Впрочем, не всё так плохо, теперь ситуация меняется к лучшему. Проходит эйфория от использования тепловых пушек (электрических и солярных) использующихся для обогрева складов, ангаров, производственных помещений. Ведь тепловая пушка греет воздух, который сразу собирается наверху – под потолком высокого помещения, бесполезно затрачивая свою энергию на растапливание снега на крыше, в то время как люди внизу в валенках по ледяному полу ходят – мёрзнут. Тот же бесполезный эффект достигается от печей конвекционного обогрева – булерианов. Дров много – воздух жаркий…, только куда этот жаркий воздух в результате уходит? Под потолок и в вентиляцию – до свидания! В то время как лучевой электрический обогреватель или как сейчас делают, газовый установленный под крышей высокого ангара обогревает своими тепловыми лучами подобно солнцу всё вокруг, передавая своё тепло непосредственно людям, полу, стенам, предметам в помещении, то есть, собственно тому, что и нуждается в обогреве, напрямую – без потерь и посредников (воздуха).
Люди с давних времен подметили такое неприятное свойство тёплого воздуха – скапливаться под потолком в наивысшей точке помещения и уходить при первой возможности на улицу через щели. Именно по этой причине, прежде чем утеплить сверху потолок избы – мхом, сеном, соломой или другим природным материалом крестьяне просыпали на потолок землю, а у кого была возможность песок. Это делалось не только с точки зрения звукоизоляции (песок – лучший звукоизолятор), но в первую очередь для эффекта тепловой инверсии – чтобы тёплый воздух под потолком нагревал слой песка, который в свою очередь, как и любой тёплый камень постепенно отдавал бы тепло назад в избу, но уже лучевым путём. Так человек находился в лучах двух тепловых источников от печи и потолка.
Сейчас появились технологии, реализующие принцип лучистого отопления уже на новом техническом уровне. Люди ощущают реальный комфорт от установки систем напольного отопления. Тёплые полы стали непременным атрибутом «евроремонта». Широко применяются инфракрасные электрические и газовые обогреватели, которые устанавливаются на улицах, подсвечивая столики в открытых кафе, в помещениях около стеклянных фасадов, окон и витрин, в плавательных бассейнах и в других местах, где обогрев конвективным методом либо не эффективен, либо вообще не возможен. На основе инфракрасных электрических обогревателей сейчас производятся и предлагаются кабины – сауны. Работа их более чем эффективна, несмотря на невысокую температуру воздуха и влажность процесс прогревания проходит гораздо интенсивней чем, например, в обычной сауне. Правда экологическая и медицинская природа этого явления весьма сомнительна. Необходимо предостеречь от увлечения инфракрасными обогревателями на электрической основе в любом виде. Обогреватели в виде раскалённого элемента снабжённого металлическим отражателем вместе с излучаемым на расстояние теплом с не меньшим успехом распространяют букет электромагнитных возмущений неизбежно возникающих при протекании тока через греющий элемент (по принципу антенно-фидерного устройства). Электрические лучевые обогреватели в виде каменной (бетонной) плоской панели являются мощнейшим источником локального электромагнитного смога от нагревательных элементов из тугоплавких металлов по той же причине. Сказанное в полной мере относится к тёплым электрическим полам и прочим кабельным системам нагрева.
Низкотемпературные лучистые системы отопления успешно делались в советское время и существуют сейчас. Например, уже с 1964 года так отапливается ведомственный детский сад завода Хруничева. Конструкторы космических станций, в том числе, знали толк и в отоплении. В советское время они не поскупились и сделали для собственных детей правильное – лучистое отопление. Заложенные кирпичом отопительные регистры опоясывают по периметру этажи здания. В детском саду это сделано также из соображений безопасности - в отличие от радиатора или конвектора, об камень, нагретый даже до 50-60 градусов нельзя обжечься при случайном прикосновении – так, детские кроватки примыкают к теплым бордюрам.
Реализовать такую - лучистую систему отопления в обычном (неутеплённом доме) можно только ценой безумных теплопотерь. Конвекционная система - единственный экономически приемлемый вариант отопления дешевого (неутеплённого) жилья. Лучистое отопление пытались делать и в панельных пятиэтажках. При полном отсутствии наружного утепления энергозатраты на отопление такого дома возрастали многократно. Конструкторы проектировали лучистые системы отопления в неутеплённых панельных домах из лучших побуждений, но мощностей котельных было недостаточно или расход топлива в этом случае превышал все мыслимые пределы и… в любом случае люди мёрзли. Так принцип лучевого отопления был дискредитирован, а сама идея сделалась посмешищем и объектом скабрезных шуток. Благодаря новым технологиям эффективного и относительно недорогого утепления зданий, появившимся за последние пару десятилетий, к идее лучистого отопления можно вернуться.

Тепловые характеристики типичных зданий при температуре наружного воздуха -6С.

Хорошее кирпичное здание с лучевым отоплением:
Окна – старые деревянные (перманентный приток свежего воздуха),
температура тёплых бордюров - 45 град,
температура внутренних стен - 23-25 град,
температура наружных стен - 21 -22 град,
температура воздуха в помещении 21 град.
Ощущение людей: свежо и тепло - комфортно.

Хорошее кирпичное здание сс радиаторным отоплением:
Окна пластиковые стеклопакеты – закрыты,
температура радиаторов - 55 град,
температура внутренних стен - 22-23 град,
температура наружных стен - 20 -21 град,
температура воздуха в помещении - 22 град.
Ощущение людей: нормально – как обычно.

Панельный дом с конвекторным отоплением:
Окна старые деревянные заклеены – закрыты,
температура радиаторов - 65 град,
температура внутренних стен - 20 -21 град,
температура наружных стен - 18 -19 град (местами видна плесень),
температура воздуха в помещении - 24 град.
Ощущение людей: «душно и холодно» - дискомфорт.
Спросите: «Как? Одновременно душно и холодно? Так не бывает!»
Бывает… Когда воздух пересушен, а стены холодные – на них местами конденсат и, как следствие этого, появляется плесень и облезает краска.

Как создать лучистую систему отопления?
Нет, ну серьёзно, как из имеющихся компонентов, ориентированных на конвекционный принцип отопления, создать систему лучевую отопления? Что мы имеем в существующей системе отопления конвекционного типа?
В доме с конвективным отоплением тепловая энергия передаётся теплоносителю, который транспортирует её в места потребления. Далее через конвекторы энергия передаётся воздуху, который в свою очередь создаёт людям необходимые, но недостаточные условия для существования. В то время как решающим фактором комфортного отопления является не воздух, а высокотемпературное излучение от источника тепла (печи или обогревателя), или низкотемпературные (близкие к температуре тела самого человека) излучения от тёплых поверхностей (стен, полов, потолков). В конвекционной системе отопления перегретый воздух является всего лишь очередной энергетической прослойкой, одним из видов теплоносителя, в котором вынужден находиться несчастный человек. Тёплый воздух (если сразу не вытягивается в форточку или вентиляцию) в качестве побочного эффекта нагревает остальное, в том числе наружные стены некоторые места которых запросто могут остаться непрогретыми - особенно в углах удалённых от конвекторов. Мы имеем цепочку огонь –> вода –> воздух –> человек –> камень. Таким образом все киловатты тепла, расходующегося на отопление в буквальном смысле, проходят сквозь жильцов неутеплённого дома и уходят на улицу - в вентиляцию, сквозь окна и стены.
Что и как нужно делать?
Откуда взять источники тепла в системе отопления лучевого типа?
Ниоткуда – источником тепла должна являться хорошо утеплённая снаружи вся каменная масса дома – его стены и перекрытия. Люди должны находиться в теплом (не выше температуры тела) каменном чреве дома, как ребёнок находится в теплом чреве матери.
А почему собственно в каменном доме? А почему не в деревянном или, к примеру, не в пенопластовом?
В каменном доме потому, что благодаря своим физическим и тепловым свойствам из камня (кирпича) получается наилучший во всех отношениях, доступный технологически и экономически приемлемый трансформатор тепла. В нём тепловая энергия точечного высокотемпературного источника в виде огня (печь) или трубы с горячим теплоносителем равномерно распределяется в массе материала и выходит на поверхность (к потребителю) в низкотемпературном, приемлемом к использованию, комфортном виде.
Реализовать лучистое отопление на практике в каменном доме несложно. Нужно хорошо утеплить стены и крышу здания, установить в доме окна, пригодные для использования в нашем климате, окна, которые использовали в России всегда – окна с двойными рамами. Еще можно дополнительно снабдить окна закрывающимися утеплёнными ставнями. Для обеспечения жизнестойкости дома лучше сделать систему отопления с естественной циркуляцией теплоносителя, сварить из стальных труб большого диаметра с регистрами вместо радиаторов и, по возможности, вмонтировать (врезать) их в стены дома. На сечении труб лучше не экономить. Но речь не идет о том, чтобы наружные стены, нагретые до температуры радиаторов системы отопления (50-60 С) начали вместо батарей греть в доме воздух - это будет настоящее безумие. Мы ставим своей задачей, как минимум, не охлаждать наружными стенами воздух в доме. Через наружные стены дом в любом случае (сквозь слой утепления) отдаёт долю тепла улице. Лучше эту долю тепла без посредничества воздуха (он должен в этом случае быть теплее, чем мог бы) сразу передать (инжектировать) в стены посредством тёплых железных стояков. Наружные стены нагретые до температуры 22-24С уже не будут отнимать у дома тепло. А вот температура внутренних стен и полов-потолков может (без риска неоправданных теплопотерь) быть несколько выше. Площади их поверхностей вполне достаточно для конвективного нагрева внутреннего воздуха. Сказанное вовсе не исключает наличие некоторого количества конвекторов которые могут использоваться в для дополнительного получения тепла во время экстремальных режимов (сильных морозов). Желательно, чтобы обогрев осуществлялся по возможности лучевым путем, чем конвективным. Возможна ситуация, когда обогрев до определённых температур (например -15С на улице) будет осуществляться по возможности лучевым путем (50/50%) а при дальнейшем падении уличной температуры для транспортировки тепла можно использовать конвекторы. Так конвекторы будут, но будут участвовать в обогреве не всегда, а лишь тогда, когда энергии лучевой системы будет недостаточно. Для поступления свежего (приточного) воздуха можно сделать в стенах (ближе к полу) снабженные специальной форточкой воздушные проходы. Уличный (холодный) воздух втягивается в помещение, проходя сквозь конвектор или нагревшись от тёплого пола, и доводится до приемлемой, не создающий опасных сквозняков температуры.
В хорошо утеплённом доме с излучающими тепло стенами и полами задача специального нагрева воздуха теряет свою актуальность. Воздух в этом случае греть дополнительно уже не нужно. В случае залповых проветриваний морозный воздух, заполнивший помещение, будет нагреваться до комнатной температуры гораздо быстрее, чем обычно. В лучевой системе свежий воздух будет нагреваться от каждой каменной поверхности, обладающей большим запасом тепла (теплоёмкость камня), а в конвекционной системе воздух может нагреваться только от штатных радиаторов-конвекторов, запасом тепла которых является несколько канистр теплоносителя. Более того, при лучевом отоплении задача быстрого или медленного нагрева воздуха теряет свою актуальность по определению - человек постоянно находится под действием тепловых лучей, а воздух в помещении может быть прохладней чем обычно, что для здоровья предпочтительней. Обычный воздух (22 град) при обилии излучающих тёпло поверхностей кажется жарким. Здесь отсутствуют нагретые до температуры расщепления пыли нагревательные приборы.
А как сделать лучевую систему отопления не в каменном, а в деревянном доме из бруса или брёвен, или в каркасном (канадском) доме?
В классическом деревянном доме – избе такая система отопления должна существовать по определению – это печь. Если у вас нет печи, или её снесли, то подумайте, как её сделать. Кстати, печь можно топить не только дровами, но и газом - на юге России соверщенно легально выпускаются газовые горелки для установки в печи. Существуют импортные газовые патроны для установки в камины. Камин на газу горит круглосуточно - тепло и красиво! Если в вашем доме нельзя сделать печь, то нужно поменять маленькие конвекторы на отопительные приборы с минимальным конвективным эффектом, например, стальные панельные радиаторы состоящие только из одной стальной панели (они имеют название серия 10). Только для них понадобиться выделить больше места на стенах, их не следует загораживать декоративными решётками и занавешивать шторами. Обратную сторону панелей для уменьшения излучения в стену и уменьшения конвекционной составляющей от переотражения радиатор -> стена лучше теплоизолировать. Чтобы не находиться среди белых панелей можно проявить дизайнерскую смекалку – отделать панели, например, керамической плиткой, как раньше поступали с печами и каминами. Тепловых свойств такая отделка не ухудшит, а если плитка будет тёмных цветов, только улучшит.
Резюме. В конкурентной борьбе конвекционных и лучевых систем отопления лучевой метод снова занимает достойное место. Делайте системы отопления с лучевым методом передачи тепла... Не обрекайте себя и своих близких на дискомфорт! Живите в здоровом доме!


Ссылки по теме:
Мнение немецких специалистов о том же.
Система лучистого обогрева на базе гладкотрубных регистров из профильных труб.

Далее...
  
 
blog comments powered by Disqus
 
 
  
  Сделано Александр Иванников