Электролучистое отопление



Принцип     работы     длинноволновых     обогревателей
 

Трудно найти человека,   который бы в  ясный морозный день не подставлял лицо  солнечным лучам.  Щуришься на  солнце  и прямо-таки физически ощущаешь,  как его лучи проникают в тело и разливаются теплом. Хотя снежок под ногами поскрипывает, пар изо рта валит.   Создается такое ощущение, будто солнце греет только вас. Хотя оно щедро льет свои лучи на всех. А иначе бы отчего образовались проталины,  набухли почки на деревьях.  Не обогревается солнцем   лишь    бестелесный   воздух. Оттого и холодно на улице, и столбик термометра показывает ниже нуля.

Точно по такому же принципу работают длинноволновые (а отчасти и инфракрасные) электрические обогреватели, посылая тепловые лучи на поверхности стен, пола, мебели (рис. 2.12). И на человека, разумеется. А воздух греется уже во вторую очередь - от соприкосновения с ними.  До появления лучевых источников тепла все обстояло наоборот: традиционные обогреватели сначала грели воздух, а то еще воду, антифриз или масло, а те уже делились теплом с окружающими, обогревали их. Но как выяснилось, для того, чтобы создать комфортные условия для человека, совершенно необязательно тратить средства и энергию на нагрев воздуха. Вот уж действительно, зачем деньги на ветер бросать?!


                                                

          Но ближе к делу... Общеизвестно, что горячий воздух поднимается вверх и концентрируется под потолком. Инфракрасный обогрев уменьшает разницу температур между полом и потолком, так как лучи нагревают поверхность, которой достигают. Этот вид обогрева может значительно уменьшить стоимость отопления, так как вы в буквальном смысле не тратите энергию на обогрев воздуха. Вы можете поддерживать температуру в комнате ниже нормальной, так как инфракрасный обогреватель греет то, что необходимо, а именно людей. И температура представляется комфортной даже при относительно низкой температуре помещения. Потоки тепла начинают литься сразу же после включения нагревателя. В больших домах, где нет необходимости обогревать все пространство, с успехом могут быть использованы инфракрасные обогреватели.

          Инфракрасный обогрев не использует воздух для распространения тепла и поэтому обеспечивает оптимальный температурный баланс в помещении. По сравнению с воздушным, инфракрасный обогрев предполагает значительное уменьшение разницы температур в нижней и верхней части помещения. И поскольку он имеет прямое действие, то и после потерь тепла, например из-за открытых дверей, очень быстро восстанавливается необходимая температура.

Инфракрасные обогреватели потолочного крепления очень хорошо комбинируются с системами вентиляции, могут быть использованы в комплексе с системами вентиляции с подачей воздуха от пола и с потолка. Инфракрасные обогреватели компенсируют трансмиссионную потерю тепла такими поверхностями, как потолок, пол, стены, окна и двери. Подобное комплексное решение обогрева и вентиляции рекомендуется консультантами как оптимальная комбинация хорошего обогрева помещения и низких цен.

Уменьшение температуры помещения на 1°С означает 5%-ную экономию затрат на энергию.   Инфракрасные  обогреватели -  быстродействующие, моментально разогреваются до рабочей температуры (около 300°С). Это идеально подходит для использования термостата или контроллеров-регуляторов, которые экономят энергию. Используя этот принцип управления, можно легко достичь оптимальной температуры обогрева поверхностей. Также быстро и бесшумно его можно включать и выключать.

Равномерное распределение тепла.
Мы уже сравнивали длинноволновые лучи с солнечными. Если правильно разместить в помещении источники света, можно добиться комфортабельного, равномерного освещения, точно так же можно развесить и инфракрасные излучатели. Вычислив сначала суммарную мощность, необходимую для обогрева помещения в целом, надо установить и мощность обогревателей, необходимую для равномерного распределения тепла в помещении. Рассчитывая систему инфракрасного обогрева, необходимо исходить из высоты потолков, суммы требуемой мощности, а также типа помещения, в котором источники тепла будут применяться.

Области применения. Длинноволновые обогреватели могут быть использованы в самых различных типах помещений, например, в рабочем кабинете, мастерских, гаражах, зимнем саду. Ряд обогревателей предназначается для помещений с высотой потолка от 2,4 м. Еще одно преимущество инфракрасных обогревателей как источников тепла состоит в том, что они могут быть смонтированы прямо на потолке, на монтажной арматуре систем освещения, подвешиваться на горизонтальных тросах или иметь маятниковую подвеску.

Энергосберегающие способности. Еще одной, парадоксальной на первый взгляд, особенностью длинноволновых нагревателей является их способность создавать комфортную обстановку, «недогревая» помещение. То есть, температура воздуха может оказаться на порядок ниже традиционных 20-22°C, но люди не ощутят дискомфорта, поскольку тепло будет «адресно» доставляться непосредственно им. Приборы очень чутко реагируют на заданные программы, и если нет необходимости отапливать просторное помещение целиком, могут локально обогревать лишь отдельные участки.

Комбинированная система обогрева и вентиляции. Инфракрасные обогреватели потолочного крепления удобны в качестве основной системы отопления в сочетании с вентиляционными системами. Также хорошо сочетаются с вентиляцией способом диффузной подачи (через пол). Длинноволновые излучатели легко компенсируют потери тепла через потолок, пол, стены, окна и двери. Это решение рекомендуется консультантами по вопросам вентиляции и отопления как оптимальная комбинация высокого теплового комфорта и очень низких эксплуатационных расходов.

 

ВИДЫ  ЛУЧИСТЫХ  ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЕЙ

 

Эти чудесные электронагреватели издавна производит фирма «PYROX» (Норвегия). Чтобы подробно узнать об этих относительно новых для российского рынка отопительных приборах, обратимся к представителю фирмы «VENTRADE».

Самая лучшая система обогрева та, которой пользуется сама природа. Погреться под теплыми ласковыми лучами весеннего солнца сидя у себя дома - об этом, наверное, мечтал каждый. И вот теперь такая возможность у нас с вами появилась в виде длинноволнового обогрева. Монтируемый на потолке длинноволновый обогреватель дает ощущение теплового комфорта тем же самым способом, каким дает его солнце. Он излучает длинноволновую тепловую составляющую солнечного спектра - «тепловые лучи».

Компания «РYROX» выпускает обогреватели мощностью от 400 до 4200 Вт. Мощность нагревателя подбирается в зависимости от типа помещения и высоты потолка.

Основной компонент системы - обогреватель - воспроизводит длинноволновую тепловую составляющую солнечного спектра. Это тепловые лучи. Такой тепловой поток направляется от отражающей панели под углом 90° и нагревает не воздух, а предметы: пол, стены, элементы обстановки, которые, в свою очередь, отдают окружающей среде вторичное тепло, формируя температуру в помещении.

Обогреватель состоит из прямоугольного стального корпуса, покрытого белой жаростойкой краской, с элементами крепления к потолку. Низкотемпературный ТЭН вмонтирован в отражающую панель из высокоточного анодированного профиля из алюминия, которая обращена к полу. Между корпусом и отражающей панелью находится теплоизолятор из минерального волокна.

Температура регулируется посредством терморегулятора, располагаемого в каждом изолированном помещении. На терморегуляторе выставляется необходимое значение температуры. По достижении заданной температуры терморегулятор автоматически отключает все обогреватели в этом помещении.

При падении в помещении температуры на 2-3°C терморегулятор автоматически вновь включает все обогреватели, доводя температуру до установленного значения. То есть, весь процесс работы всей системы отопления заключается в отключении и включении. Контроль температуры полностью автоматизирован. Для защиты от короткого замыкания предусмотрены автоматические выключатели. Таким образом, технологический состав всех компонентов системы отопления позволяет полностью освободить себя от беспокойств, связанных с контролем за перегревом и эксплуатацией электрической сети системы. Потолочные длинноволновые обогреватели описаны ниже.

«HeatLine» - предназначен для быстрого и комфортного обогрева помещений с высотой потолков от 3 до 2 0 м. Примером таких помещений могут быть большие площади под стеклянной крышей, вестибюли,   крытые плавательные бассейны и т.д.

Обогревательная панель крепится на потолке, на монтажной арматуре или на тросе кронштейнами и другими комплектными крепежными деталями. Электрическое подключение осуществляется через клеммы 16 мм2, расположенные в клеммной коробке обогревателя. Клеммы сертифицированы для последовательного включения.

Необходимо соблюдать минимальные расстояния между обогревателем и воспламеняющимися элементами конструкции здания и предметами обстановки. Наименьшая высота установки излучающей панели над полом составляет 1,7 м.

«HeatLine Comfort» - предназначен для быстрого и комфортного обогрева помещений с высотой потолка не ниже 2,4 м. Он легко монтируется на потолке, на монтажной арматуре систем освещения или на тросах. Обогреватель излучает длинноволновую составляющую солнечного спектра. Тепловые лучи обеспечивают комфортное чувство тепла даже при низких температурах воздуха. Обогреватели мощностью 400, 600, 900 Вт имеются также в модификации со встроенным трехступенчатым регулятором мощности.

Обогревательная панель «HeatLine Comfort» монтируется на потолке, на монтажной арматуре систем освещения или на тросе комплектными кронштейнами. Электрическое подключение осуществляется через клеммы 16 мм2, сертифицированные для подключения к внешней сети.  Рекомендуемое сечение кабеля 6 мм2. Дополнительные принадлежности: кронштейны VB для монтажа на стене,  направление излучения - вниз.

Также необходимо соблюдать минимальные расстояния между обогревателем и воспламеняющимися элементами конструкции здания и предметами обстановки.

Наименьшая высота установки излучающей панели над полом составляет 1,7 м.

 

ПРЕИМУЩЕСТВА    ЛУЧИСТОГО     ОБОГРЕВА

1.         Экономия тепловой энергии до 65%   (не связанный с прогревом воздуха способ передачи тепловой энергии,   высокий КПД,   хорошая управляемость).

2.         Экономия капитальных затрат   (не нужно прокладывать теплотрассы,  газопроводы).

3.         Возможность   задавать   любые   температурные   режимы  в  помещениях объекта,   их автоматическое  обеспечение,   возможность централизованного компьютерного управления  по  комплексу помещений.

4.         Простой монтаж и демонтаж при реконструкции без нарушения рабочего цикла и ди

зайна помещений.

5.         Бесшумность, экологичность, влагоустойчивость,  не выжигает кислород.  Пожаробезопасность подтверждена сертификатом Государственной противопожарной службы  (№ 43/ОС/491),  безопасность для здоровья подтверждена гигиеническим заключением  (№77  99.4

515.П.8782.2.00) Министерства здравоохранения РФ.

6.         Потолочные крепления - высвобождение рабочей зоны от отопительных прибо

ров.

7.         Использование как основной энергосберегающей системы отопления.

8 .        Использование как дополнительной системы-доводчика и аварийной одновременно,  на случай отказа основной.

9.         Использование локального прогрева требуемых зон.

10.       Присутствие эффекта аккумуляции тепла в конструкциях помещений благодаря естественному способу его передачи, что позволяет компенсировать теплопотери при временных отключениях электроэнергии.

11.       Поверхность теплоотдачи от пола и предметов,  нагретых обогревателями «ЭкоЛайн»,   в жилых помещениях в среднем в 5-10 раз превышает  поверхность   теплоотдачи   традиционных   отопительных приборов,   поэтому  объем воздуха в  зоне пребывания людей прогревается до заданной температуры быстрее,  чем это в состоянии

сделать  конвективные  системы отопления.   Использование лучистых   обогревателей   также   приводит   к   существенному   улучшению комфортного состояния по компоненту влажности   (с 90 до 50%) .

12.       Потолочные обогреватели «ЭкоЛайн» не требуют затрат на ремонт и обслуживание 25 лет   (нет опрессовок,  капремонтов,   безаварийны).

13.       Для поддержания температуры в помещении устанавливается надежный терморегулятор,   что дает дополнительную экономию электроэнергии.

 

КОММЕНТАРИЙ     СПЕЦИАЛИСТА

 

Говорит   главный  инженер   фирмы  ТСТ  В.Н.   Осипов:
- Обогреватели,   о которых идет речь,   фирма «PYROX»   (Норвегия) производит уже более 15 лет.  Для нас же это относительно новый товар - на российском рынке он появился 4-5 лет назад. За это время успел хорошо себя зарекомендовать. Длинноволновые обогреватели - приборы универсальные, так как могут быть использованы и как системы дополнительного отопления (когда «стандартная» система отопления не справляется с тем, чтобы создать комфортные условия), и как основная система отопления. Их выгодно применять там, где кроме электричества никаких источников энергии (и, следовательно, тепла) нет. Основное их преимущество -экономия капитальных вложений за счет простоты монтажа. В загородном доме с монтажом вполне может справиться любой электрик. Но лучше, конечно, если работу будут выполнять специалисты: во-первых, монтаж должен соответствовать строительным нормам и правилам, а во-вторых, есть некоторые нюансы при размещении нагревателей такого типа, которые специалисты знают досконально и, следовательно, в жизнь воплотят гораздо быстрее. (Об этих небольших нюансах мы расскажем ниже.) И еще одно преимущество - эта система не требует никакого специального обслуживания, кроме периодического (планового) обхода электрика - открыть щиток и посмотреть,  не подгорели ли контакты,  - и все.

Особо следует отметить мобильность и долговечность системы. Вы можете даже снять их на зиму и увезти с собой - целее будут. И послужат лет 20-25. Есть вполне конкретный пример - дом хозяина фирмы «PYROX» отапливается этими приборами 25 лет. Сошлюсь на наш собственный опыт: за 4 года ни один из установленных нагревателей заменять не пришлось.

Но наши приборы не только живучи, но и экономичны. За счет чего? Этот вопрос действительно заслуживает особого рассмотрения. Как оплачивается тепло при «стандартном» способе отопления? Нужно объем помещения умножить на необходимое для отопления этого помещения количество калорий и затем умножить на тариф - полученную сумму оплаты за отопление вы обязаны оплатить во всех случаях - было у вас тепло или холодно. Вы оплатите весь отопительный сезон целиком плюс оплата плановых ремонтных работ. А отопительный сезон по Москве и области составляет 213 дней. Если раскидать на эти дни затраты на центральное отопление традиционными способами и затраты на оплату электроэнергии с нашими приборами,   то окажется,  что вы сэкономили от 30 до 50%.

А подсчет надо начинать с системы автоматического регулирования температуры. Если в жилом помещении следует иметь 22-23°С, то в вестибюле достаточно и 12-15°С. Но центральное отопление не даст возможности регулировать температуру в каждом помещении отдельно. Это возможно только при условии применения электромеханических регуляторов в паре с датчиками температуры, а это тоже недешевое удовольствие. Кроме того, в ряде случаев при использовании тепла ТЭЦ вообще нет резона возиться с этим вопросом,  если нет счетчиков тепла и вы не рассчитываетесь за него строго по показаниям этих счетчиков.

При использовании же системы отопления на базе длинноволновых обогревателей благодаря автоматическому регулированию температуры вы, во-первых, легко справитесь с такой проблемой и сможете регулировать температуру в каждом помещении отдельно (т.е. каждое помещение может быть запрограммировано на свою температуру). И все это благодаря автоматическим терморегуляторам, аналогичным терморегуляторам для теплых полов. Во-вторых, чем теплее на улице, чем лучше у вас окна и двери и чем меньше в них щелей, тем меньше и реже включается система обогрева. Вот тут-то и начинается экономия, поскольку эта система предполагает оплату только той энергии, которую вы действительно затратили.

Принцип регулирования прост - одна из фаз разрывается через терморегулятор. Допустим, вы установили в помещении обогреватель мощностью 1 кВт. Нагревая помещение от 10°С до комфортной температуры, он проработает непрерывно, например, 40 мин. Затем сработает термодатчик, и нагрев выключится, минут через 10 опять включится,  но уже на более короткий срок.

И чем больше времени прошло от момента начала нагрева, тем чаще (6-7 раз за 1 ч) система будет включаться на обогрев, но включаться будет на все более и более короткое время. И скоро суммарное время включения за тот же час составит всего 15-2 0 мин (конечно, если нет постоянно открывающейся на улицу двери) . При этом вы даже не успеваете ощутить, когда температура в помещении снижается на 1-2°С, но терморегулятор это снижение зафиксирует и включит систему на обогрев.

Затем, когда температура в помещении повысится почти до заданной, термодатчик вновь отключит подачу электроэнергии. Отключится она немного раньше, чем температура достигнет заданной, - система имеет инерционность, и температура постепенно сама достигнет заданной и вновь начнет понижаться. Процесс регулирования температуры можно проводить с любой желаемой точностью (шаг регулирования 0,1°С). Когда помещение хорошо утеплено, а окна и двери почти не открываются, то система в течение часа будет работать 15-2 0 мин. В коридоре, где двери открываются гораздо чаще, система будет работать 35-40 мин. А где-нибудь в подсобном помещении, где двери в течение часа ни разу не открывались,  она будет работать всего 5-7 мин.

Когда обогреватель греет воздух, то любой небольшой сквозняк нарушает создавшийся тепловой баланс в помещении. При использовании длинноволновых обогревателей нагретые предметы позволяют гораздо быстрее восстановить этот баланс. Эти обогреватели можно использовать как своего рода тепловые завесы, располагая их у окон и дверей. На этом принципе и возникла технология размещения нагревателей: если из окна или из-под двери дует, то нагреватель располагают ближе к ним, если и окна, и двери достаточно качественные,   то его можно располагать в середине комнаты.

           Мощность обогревателей, как уже говорилось, от 400 до 42 00 Вт, и выбирается она в зависимости от высоты потолка помещения (есть соответствующие рекомендации и нормы теплового давления). Чтобы человек чувствовал себя комфортно, тепловое давление не должно превышать 120-150 Вт/м2, и, конечно же, сидеть целый день под излучателем большой мощности он не сможет. Поэтому при размещении обогревателей в рабочем помещении надо учитывать и расположение мебели (интерьер) и не устанавливать их прямо над головой, а постараться расположить так, чтобы оказаться под косым тепловым лучом, - пребывание под таким лучом можно сравнить с пребыванием под лучами зимнего солнца - и греет приятно, и перегрев не грозит...

Подкупает та быстрота, с которой монтируется отопление, -3 дня и коттедж подключен. Во всех случаях дешевле протянуть электрический кабель и даже установить трансформаторную подстанцию, чем вырыть несколько километров траншей и подвести газ. Эта система хороша и в летнее, и в зимнее время, когда задача отопления -обеспечить непромерзание дома.

Можно установить температуру на уровне 5-7°С, и помещения промерзать не будут. Повысить температуру в таком помещении можно довольно быстро по сравнению с насквозь промерзшим за зиму. Ну а для тех, кто по понятным причинам опасается оставлять на даче на зиму какое-либо оборудование, длинноволновые нагреватели просто находка - демонтировать и уложить в машину систему отопления можно за 30-40 мин.

 

ЭЛЕКТРООБОГРЕВАТЕЛИ     И     КОНВЕКТОРЫ     «NOBO»

 

То, что именно человеческое тело является лучшим обогревателем, было обнаружено еще во время Второй мировой войны моряками Северного флота. Человека, который упал в ледяную воду и достаточно долго в ней пробыл, не спасали ни горячая ванна, ни боевые 10 0 граммов, ни прогулка в разогретую кочегарку. Сохранить жизнь можно было только одним способом - отогреть человеческим телом. Писал об этом и такой знаток моря, как Жак-Ив Кусто. Видимо, такой обогрев кажется организму наиболее естественным. Не случайно даже маленький ребенок предпочитает, чтобы родители согрели его своим теплом, а не подвинули кроватку поближе к батарее водяного отопления. Батареи водяного отопления и масляные радиаторы выделяют около 70-80% тепла в виде конвекции и только 20-30% в виде излучения. Инфракрасные нагреватели все делают наоборот,   выдавая более 8 0% тепла в виде излучения. Новейшие разработки и исследования в сфере электрообогрева помещений, проводимые в Норвегии, позволили выработать совершенно новый технологичный подход к данному виду клима-техники. Задача, стоящая перед разработчиками, заключалась в изобретении нового типа обогревателей - электроконвекторов. У настенных электроконвекторов фирмы «NOBO» доли конвекции и излучения колеблются от 40 до 60% в зависимости от размеров и мощности приборов. Это та золотая середина, которая позволяет чувствовать себя наиболее комфортно.

 

РАСЧЕТ  НЕОБХОДИМОЙ  МОЩНОСТИ ОБОГРЕВА

 

Независимо от того, какую систему обогрева вы выберете, в первую очередь следует рассчитать требуемую установленную мощность, необходимую для поддержания требуемой температуры в помещении с учетом внешней температуры (DOT). Потери тепла определяются двумя факторами:

-          теплопередача через элементы конструкции здания;

-          утечки тепла через элементы конструкции здания.

Теплопередача. Теплопотери Р (в Вт) вычисляют по формуле:

Р = (DIT - DOT) •UA, где DIT - потребная температура в помещении; DОТ - минимальная возможная температура вне помещения; значение DOT зависит от климатических условий; U - суммарный коэффициент теплопередачи для данного помещения здания, Вт/м2#оС; А - общая площадь данного помещения,   м2.

Теплопотери необходимо вычислить для каждого помещения в отдельности, их сумма составляет общие теплопотери для здания.

Вентиляция. Мощность Р, необходимая для нагрева поступающего через вентиляционную систему воздуха от температуры DOT до температуры DIT,   вычисляется следующим образом:

Р =   (DIT - DOT) •0,35•L• (1 - n) , где L - расход воздуха, м3/ч; n - КПД теплообменника  (от 0 до 1) .

Пример расчета требуемой мощности. Рассчитаем требуемую мощность для недавно построенной механической мастерской при DOT = -2 0°С. Температура внутри помещения DIT должна быть 18°С. Мастерская размером 30 х 20 м имеет высоту потолка 5 м. Окна имеют площадь 80 м2 и двойное остекление. В мастерской есть дверь размером 3 х 3 м. Стены выполнены из строительных панелей и имеют теплоизоляцию толщиной 15 см. Потолок выполнен из панелей с теплоизоляцией толщиной 25 см. Результаты расчета сведены в табл. 1.1

 

Таблица 1.1
Расчет    требуемой   мощности

 

Элемент конструкции

Площадь, м2

и

XT

A-U-XT, Вт

Стены

420

0,3

38

4788

Окна

80

2,4

38

7296

Крыш а

600

0,2

38

4560

Дверь

9

1

38

342

Всего (приближенно)

 

 

 

17 000

 

Вследствие утечек тепла из здания, в том числе через используемые окна и двери, происходит неконтролируемый теплообмен с внешней средой, так называемая «непреднамеренная вентиляция», или инфильтрация. Количество этого воздуха зависит от места расположения здания, его конструкции и режима эксплуатации, а также от розы ветров. В общем случае можно считать, что количество инфильтрационного воздуха составляет от 0,2 до 0,5 объема помещения в 1 ч. В нашем примере объем мастерской составляет 3000 м3. Принимаем коэффициент инфильтрации 0,3. Тогда объем инфильтрационного воздуха составляет 3000 х 0,3 = 900 м3 в 1 ч. Потребная мощность для нагрева этого объема воздуха вычисляется так же, как и для нагрева вентиляционного воздуха: Р = 38 х 900 х 0,35 = = 12 кВт.

Установленная мощность системы обогрева. Суммарные теп-лопотери на теплопередачу и инфильтрацию составляют 17 + 12 = 2 9 кВт. Если необходимо снижать температуру в помещении в ночное время, нужно иметь запас по мощности для сокращения времени нагрева воздуха в особо холодные дни. Исходя из этого, следует прибавить к вычисленной суммарной мощности 2 0%. Таким образом, суммарная мощность равна 35 кВт.

Верным решением в данном случае считается установка на потолке 20 обогревателей HL 17 мощностью 1,7 кВт каждый. Для регулирования мощности выберем регулятор ТТС 4 0А с подключением блока температурного смещения NS/D и внешний температурный комнатный сенсор. При выборе традиционной системы обогрева теплым воздухом рекомендуется использовать шесть тепло-вентиляторов   «PYROX AVR  3 0 6»  мощностью   6  кВт   каждый.

 



Назад в раздел