Новые системы отопления зданий: "теплые" полы, системы лучистого обогрева
Теплые полы: обогрев локальных зон или основная система отопления? Критерии выбора нагревательных матов. Трубы для теплых полов. Инфракрасное отопление (ИК) и его особенности. Основные конструкции ИК систем отопления. Типы излучающих панелей, их монтаж.
| Рубрика | Строительство и архитектура |
| Вид | реферат |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 04.12.2014 |
| Размер файла | 848,0 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Министерство образования науки и РФ
Федеральное государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего профессионального образования
САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра
"Промышленная теплоэнергетика"
Реферат
Тема "Новые системы отопления зданий: "теплые" полы, системы лучистого обогрева"
Самара 2014
Содержание
- Введение
- 1. Отопление теплыми полами
- Что такое теплый пол?
- Тёплые полы: обогрев локальных зон или основная система отопления?
- Обоснованы ли тёплые полы с точки зрения экономии?
- Плюсы и минусы тёплых полов
- Критерии выбора нагревательных матов
- Трубы для теплых полов
- 2. Лучистое (инфракрасное) отопление
- Устройство излучающих панелей
- Конструкция ИК систем отопления
- Типы излучающих панелей
- Монтаж и установка длинноволновых обогревателей
- Принцип действия ИК панелей
- Плюсы и минусы инфракрасных панелей
- Заключение
- Список используемой литературы
Введение
В последнее время в связи со строительством офисов больших площадей со свободной планировкой рабочих пространств появилась необходимость в применении систем отопления и охлаждения помещений, позволяющих трансформировать системы обеспечения микроклимата так же свободно, как и изменять планировку офиса. Появление современных стеклопакетов с высоким сопротивлением теплопередаче позволило убрать отопительные приборы из-под оконных проемов; требования к качеству микроклимата помещения и к энергосбережению возросли. Системы лучистого отопления и охлаждения получили новый виток развития. Теплые полы и излучающие панели, охлаждающие потолки и "балки" - все это не только современная альтернатива традиционным системам отопления, охлаждения и кондиционирования воздуха, но и оборудование, имеющее в своей основе иной принцип обеспечения комфорта в помещении, когда нагрев или охлаждение воздуха происходит за счет не только конвекции, но и излучения.
Достаточно распространенные в странах Северной Европы системы лучистого отопления и охлаждения обозначили отход от традиционных водяных и воздушных систем и сегодня представляют оригинальную европейскую методику. Хотя у данных систем тоже есть свои недостатки, они обеспечивают комфорт, в большей степени соответствующий характеру теплообмена человека.
Имеющиеся сегодня инженерные решения на основе систем лучистого отопления и охлаждения позволяют более рационально, по сравнению с традиционными, выстраивать архитектурный облик здания и интерьеры помещений. Теплоноситель (как правило, вода), используемый в таких системах, имеет умеренную температуру как для отопления, так и для охлаждения, отсюда оптимальные условия для работы конденсационных котлов и тепловых насосов, солнечных коллекторов, высокий уровень энергетической эффективности и экологической безопасности.
теплый пол инфракрасная панель
1. Отопление теплыми полами
Что такое теплый пол?
Теплый пол - система отопления, обеспечивающая подогрев полов в помещении. Это современный и удобный способ отопления жилого помещения или дома в любое время года. Наиболее распространены электрические и водяные теплые полы.
Электрические теплые полы не требуют большой подготовки и имеют маленькую толщину бетонного пирога, подготовки под плитку. Система электрического подогрева пола состоит из нагревательных матов и регуляторов. Нагревательные маты укладываются под полом. Их можно разместить между слоями бетона, залить самовыравнивающимся бетоном или уложить в клей под плитку. Конструкция обеспечивает прочность, долговечность и безопасность теплых полов.
Водяные системы подогрева пола состоят из устройства, которое греет воду и распространяет ее по системе, а также монтируемых в бетон трубок, по которым течет вода. Водяные теплые полы привлекательнее в цокольных этажах, т.к. они дадут в помещениях дополнительное тепло с площади пола и создадут более комфортные условия для смешивания воздуха.
Отопление теплым полом обеспечивает практически безградиентное распределение температуры по высоте человека, при этом к ногам поступает тепла чуть больше, чем к голове.
Основным параметром при проектировании систем с теплым полом является температура его поверхности: известно, что при превышении определенных значений вероятно возникновение проблем физиологического характера, касающихся кровообращения нижних конечностей. По этой причине международными стандартами установлена максимальная температура теплого пола 29°C при температуре внутреннего воздуха 20°C. Для участков пола, где нахождение людей маловероятно, допускается максимальная температура поверхности пола 35°C, в туалетных и ванных комнатах эта температура не может превышать 33°C при температуре внутреннего воздуха 24°C.
Системы отопления теплым полом стремительно развиваются в последние годы и смогли завоевать всеобщее признание как идеальные системы отопления. Комфортно отапливаемое рабочее или жилое помещение является основным условием для хорошего самочувствия. В помещении, отапливаемом традиционными системами, температура воздуха у потолка выше чем на уровне пола. Данное распределение температуры не соответствуют физиологическим требованиям человека и создает неблагоприятное состояние комфорта.
Рисунок 1. Теплоотдача теплого пола.
В целях предотвращения проблем с кровообращением нижних конечностей человека температура поверхности теплого пола не может превышать 29°C
Теплоотдача пола с постоянной равномерной температурой рассчитывается по следующей формуле: q = 8,92 х (tп - tв) 1,1,где q - тепловой поток поверхности пола, Вт/м2; tп - средняя температура поверхности пола,°C; tв - средняя температура воздуха,°C.
Если tп = 29°C и tв = 20°C, тепловой поток составит: q = 8,92 х (29 - 20) 1,1 = 100 Вт/м2.
Рисунок 2. Вертикальное распределение температуры от теплого пола близко к идеальному
Одной из причин, по которым в 1950-е и 1960-е годы отопление теплым полом было признано недостаточно надежным, были проблемы с регулированием, обусловленные, главным образом, высокой тепловой инерцией системы, что плохо подходило для обеспечения регулирования температуры воздуха.
Сегодня в результате улучшения теплозащиты зданий, оптимизации геометрической раскладки труб и практически повсеместного наличия теплоизоляции под цементной стяжкой, обогревающие полы могут давать очень неплохие результаты по обеспечению регулирования температуры воздуха, вполне сопоставимые с параметрами других систем отопления.
Для организации эффективного регулирования обогревающих полов необходим грамотный расчет циркуляционных колец, при котором в каждую излучающую панель (циркуляционное кольцо) должен поступать расчетный расход теплоносителя. Как правило, регулирование температуры теплого пола состоит в регулировании температуры воды на подаче в контур в зависимости от температуры наружного воздуха. Такое регулирование далеко не всегда может обеспечить комфортные условия в отдельных помещениях, поскольку центральное регулирование по датчику температуры наружного воздуха не позволяет учесть внутренние тепловыделения в отдельных помещениях. Более эффективно сочетание центрального регулирования с местными термоэлектрическими клапанами, устанавливаемыми на каждую панель и получающими сигнал от комнатного термостата. В этом случае центральное регулирование обеспечивает подачу теплоносителя с оптимальной, в соответствии с погодными условиями, температурой, а комнатные термостаты обеспечивают комфортные условия в каждом помещении с учетом внутренних тепловыделений.
Схема регулирования температуры воды на подаче в контур излучающей панели.
Рисунок 3. Рекомендуется для систем малой и средней площади.
Тёплые полы: обогрев локальных зон или основная система отопления?
Чаще всего электрические нагревательные маты для пола применяются в определенных зонах. Очень удобны они в ванной комнате и в кухне. Однако стоит подчеркнуть, что электрические теплые полы можно использовать и для отопления всего жилого помещения. Более того, в отличие от обычных обогревателей, теплый пол не создает конвекции. Он прогревает воздух всей поверхностью пола и позволяют поддерживать постоянную температуру в жилом помещении на разной высоте: на уровне ног воздух теплее, чем на уровне головы. Это идеальное распределение температуры воздуха в комнате с точки зрения комфорта и самочувствия.
Полы с водяным подогревом являются лучшим решением, если вы хотите обогреть все жилое помещение. Система состоит из труб из сшитого полиэтилена PEX, подсоединенных к коллектору, в который поступает вода из системы центрального отопления. Обычно решение о применении данного типа отопления принимается на стадии проектирования дома. Необходимо при этом учитывать, как будет функционировать вся система отопления, а не как в случае с электрическим подогревом, только локальную установку подогрева.
Водяные теплые полы нормально функционируют, когда температура воды в системе не превышает 50 градусов.
Существуют также смешанные системы отопления: водяные теплые полы и радиаторы в определенных местах.
Обоснованы ли тёплые полы с точки зрения экономии?
С точки зрения экономии электрические теплые полы могут быть выгодны при определенных условиях. Прежде всего, необходимо подобрать нагревательный мат, соответствующий нагреваемой поверхности. Мат большой мощности впустую расходует больше электроэнергии.
Существенным моментом является также качество терморегулятора мощности, а также его правильная установка. Средняя комфортная температура в обогреваемом теплым полом помещении составляет 20°С, что на 2 градуса ниже, чем при отоплении традиционным способом.
Эта разница обусловлена тем, что традиционные средства отопления распределяет тепло неравномерно - воздух вблизи пола холоднее, а под потолком - теплее.
С большой долей вероятности можно утверждать, что на сегодняшний день стоимость отопления жилого помещения площадью 100 кв. м в хорошо изолированном доме с герметичными окнами в период отопительного сезона вполне сравнима с той суммой, которую необходимо будет заплатить за центральное отопление: котел + обогреватели. Обязательным условием при этом является правильная установка термостатов.
Водяные теплые полы являются более дешевым вариантом по сравнению с электрическим отоплением и все чаще применяются в домах в качестве основной системы отопления.
Плюсы и минусы тёплых полов
Теплый пол выигрывает у других видов обогрева и в вопросах здоровья и гигиены. В случае отопления полом теплообмен идет преимущественно путем пассивного излучения тепла, что практически исключает циркуляцию и аккумуляцию пыли, характерную для систем с мощными конвекционными потоками (в частности, отопление радиаторами и конвекторами). Кроме того, подогрев поверхности пола уничтожает питательную среду для бактерий и пылевых клещей. Особое значение это имеет в помещениях с высокими требованиями к чистоте (медицина, пищевая промышленность, особо чистые производства и т.д.).
Еще одним аргументом в пользу теплого пола является его безопасность. Ваш ребенок никогда не получит неприятностей (ушибов, царапин, ожогов), что может случиться при касании о радиатор, или конвектор.
Низкая температура теплоносителя - принципиальное отличие системы водяных теплых полов от традиционных радиаторных систем. Напольное отопление позволяет получить тепловой поток 40 - 150 Вт с одного квадратного метра площади, при температуре теплоносителя всего 30-50°C. СНиП 2.04.05-91* ограничивает максимальную среднюю температуру теплоносителя 55°С. Тот же норматив определяет максимальные допустимые значения для температуры поверхности пола.
Плюсы:
1. Равномерное распределение температуры по высоте помещения;
2. Отсутствие конвекционных потоков;
3. Недорогая установка, простой монтаж и консервация;
4. Не занимает полезную площадь в помещении;
5. Комфорт и безопасность при использовании;
6. Энергия, безопасная для окружающей среды;
7. Отопление, не создающее проблем аллергикам и астматикам.
Минусы:
1. Электроэнергия является более дорогой, чем иные виды топлива. Тем не менее, отопление при помощи нагревательных матов не должно быть более дорогим по сравнению с традиционной отопительной системой;
2. Обязательным является умелое пользование терморегуляторами;
3. При возможной аварии (очень редко) трудный доступ - необходимо сбивать плитку;
4. Не рекомендуется для высоких производственных помещений большой площади (можно применять, но экономически не выгодно)
Критерии выбора нагревательных матов
Тип помещения, в котором планируется их применение.
В качестве дополнительного источника тепла лучше всего использовать теплый пол на кухне или в ванной комнате. В ванной комнате можно по-разному спланировать укладку нагревательных матов:
3 квадратных мата
1 большой мат
2 больших и 1 малый мат
Вид кабеля - качество
Греющий кабель должен отвечать нормам безопасности PN-IEC. В этих нормах изложены спецификации на рекомендуемые виды и минимальную толщину кабелей.
Греющий кабель спроектирован таким образом, чтобы не было необходимости в его консервации. Имеет смысл приобрести маты известных фирм, тогда не возникнет необходимости сбивать пол в случае возникновения неисправностей.
ВНИМАНИЕ! Не рекомендуется приобретать маты более высокой мощности, чем требуется для обогрева данного помещения.
Полноценная отопительная система или дополнительный обогрев?
Электрический теплый пол очень удобен как локальный обогреватель. Небольшой энергосберегающий мат в состоянии обеспечить комфорт при входе в жилое помещение, на том участке, где вы снимаете обувь, на кухне и в ванной комнате, в местах, где дети могут безопасно играть, не рискуя простудиться из-за холодных плиток.
Если вы решили использовать теплые полы как дополнительный обогрев помещения, маты могут иметь меньшую мощность, быть меньше по размерам, а соответствующая установка терморегулятора в этом случае не имеет большого значения.
Если вы выбрали теплые полы в качестве полноценной отопительной системы, отказавшись от центрального отопления, необходимо обратить внимание на соответствующий подбор мощности матов, управление регулятором и качество греющего кабеля.
Необходимо подобрать маты так, чтобы при наименьшей мощности они могли нагреть помещение до оптимальной температуры. В связи с этим рекомендуется сделать проект подогрева пола с учетом различных функций помещений.
Какую выбрать мощность?
Мощность системы теплого пола подбирается в зависимости от задачи, которую нужно решить: комфортный подогрев поверхности пола или полноценное отопление помещения.
Мощность можно подобрать примерно так:
1. 100 Вт на 1 м2 - этой мощности достаточно, чтобы использовать эту систему отопления для большинства помещений. Правда, достижение комфортной температуры при использовании таких матов займет некоторое время. Такие маты используются как дополнительный обогрев.
2. 150 Вт на 1м2 - используется в качестве дополнительного источника тепла в комнате или полноценной системы отопления в коридоре.
3. 200 Вт на 1м2 - для ванных комнат, а также других помещений с кафельным напольным покрытием рекомендуется выбрать маты большей мощности, так как в этих зонах требуется более высокая температура, а место для укладки матов ограничено.
Маты большей мощности используются в зданиях с высокими потолками, производственных помещениях, гаражах.
Трубы для теплых полов
Труба должна соответствовать, по меньшей мере, следующим техническим требованиям:
Отсутствие кислородной диффузии
100-процентная герметичность
Коэффициент линейного расширения меньше либо равен 0,025 мм/м°С
Показатель теплопроводности = 0,43 Вт/м°С
Возможность изгибания вручную
Иметь достаточную длину для укладки змеевиков нужной длины без единого стыка
Срок службы при данных условиях эксплуатации должен быть соизмерим с соком службы внутренних конструкций здания.
Для этих целей как нельзя лучше подходят металлополимерные и полимерные трубы. Металлополимерные и полимерные трубы обладают высокой прочностью, устойчивы к термическому старению, пластичны и гибки. Таким трубам не страшна коррозия, трещины или сужение внутреннего диаметра за счет отложений.
Раскладка труб осуществляется с определенным шагом и в нужной конфигурации (спиралью, зигзагом, `улиткой', и т.д.).
При спиралевидной укладке, трубы с противоположными направлениями потоков чередуются, причем наиболее горячий участок трубы соседствует с наиболее холодным. Возникающее при этом термическое взаимодействие приводит к равномерному распределению температуры и равномерной передаче тепловой мощности. Спиралевидная укладка не может быть применена в зонах, имеющих линейный уклон.
При зигзагообразной укладке горячий теплоноситель поступает в змеевик, как правило, у внешней стены помещения и непрерывно охлаждается при протекании по трубам. Поэтому в месте поступления теплоносителя (начале змеевика) достигается большая температура поверхности и, как следствие, большая теплоотдача. Далее вглубь помещения вследствие охлаждения теплоносителя уменьшается температура поверхности пола. Для достижения достаточной температурной равномерности, требуется повысить скорость теплоносителя в змеевике, следовательно, необходимо применить циркуляционный насос большей производительности, чем при аналогичном нагревателе со спиралевидными змеевиками.
Не существует иных ограничений (кроме наличия уклонов поверхности) на использование различных типов укладки и их комбинаций. Однако в большинстве случаев спиралевидная укладка является более предпочтительной ввиду более равномерного прогрева пола и использования менее мощного насоса.
При больших нагреваемых площадях применяется также комбинированное сочетание схем укладки труб.
Так же необходимо учесть, что недопустимо укладывать контур, если он пересекает стык перекрытий. В этом случае один контур надо разделить на два. А любая труба, пересекающая стык, должна быть уложена в металлическую гильзу длиной 30 см. Трубы крепятся к теплоизоляции якорными скобами через 0.3-0.5 м.
2. Лучистое (инфракрасное) отопление
Лучистое (инфракрасное) отопление - относительно новая для России технология, ставшая доступной массовому пользователю всего несколько лет назад. Конечно, инфракрасные (ИК) излучатели самых различных конструкций существовали и даже активно применялись, однако использовать лучистое отопление в качестве основного никто даже не пытался. В то же время в Европе излучающие электрообогреватели производятся и активно продаются вот уже более двух десятилетий.
Сегодня положение меняется (хотя и достаточно медленно): российские покупатели достаточно осторожны и консервативны, поэтому в большинстве своем относятся к различным новинкам с опаской. В данном случае, однако, опасения излишни: на сегодняшний день отопительные системы на базе электрических излучающих панелей не имеют аналогов не только по теплотехническим, но и по экономическим и экологическим параметрам.
При использовании систем лучистого отопления средняя температура в помещении обычно выше, чем температура воздуха, т.к. передача тепла осуществляется нагретыми поверхностями пола, потолка, стен большой площади либо их сочетанием.
Вследствие большой площади теплоотдающих поверхностей их температура близка к требуемой температуре в помещении и нет необходимости использовать воздух в качестве дополнительного способа нагрева помещения. Равные условия комфорта в помещении можно обеспечить при более низкой температуре воздуха, сократив расход тепла на подогрев вентиляционного воздуха. Основное отличие между традиционным и лучистым отоплением как раз и состоит в температуре воздуха. В жилом помещении с лучистым отоплением она всегда ниже в среднем на 2°C: понижение температуры всего на 1°C позволяет снизить потребление энергоресурсов в среднем до 7 %. При этом должно быть понятно, что величина экономии растет пропорционально отапливаемым объемам. То есть в помещениях очень большой площади - соборах, музеях и пр. - экономия энергии достигает 40-50 %. Если к тому же системы лучистого отопления использовать в комбинации с современными генераторами тепла, результаты по параметрам сезонной производительности просто потрясающие.
Что касается материалов, применяемых для изготовления излучающих панелей, на первом месте стоит медь - по показателям теплопроводности, меньшей высоте прокладки, высокой термостойкости и отсутствию проблем с осмосом. Пластмассовые материалы (полиэтилен, полибутилен и др.), в свою очередь, очень технологичны при монтаже, что позволяет значительно снизить его стоимость.
Проблема отопления и экономии на нём касается в первую очередь больших зданий. Огромный объём внутреннего пространства требует значительных затрат энергии, при этом несравнимо большая часть тепла расходуются в основном на обогрев верхней зоны. Например, в супермаркете или спортзале ѕ всего пространства - это кубометры воздуха под потолком, которые никак не используются, но благополучно отапливаются. То есть при традиционном отоплении мы тратимся на обогрев бесполезных зон, хотя могли бы направить тепло туда, где оно необходимо. И современные технологии обогрева дают нам такую возможность.
Речь идет об инфракрасных или излучающих устройствах. Они кардинально решили проблему распределения тепла в доме, позволяя отапливать, в первую очередь, нижний ярус, то есть, те зоны здания, где находится человек.
Внешне отопительные излучающие панели похожи на конвекторы. Основное отличие состоит в применяемом нагревательном элементе, который состоит из микросхемы и металлического покрытия, нанесенного на изолирующую эмаль. Такое устройство нагревательного элемента позволяет в полной мере реализовать основное преимущество излучающих панелей перед другими приборами электрического отопления.
То есть излучающие панели работают аналогично солнцу, нагревают предметы, мебель, стены, которые в свою очередь нагревают окружающий воздух. Это наиболее комфортный способ отопления, позволяющий получать равномерно распределяемое тепло, причем без переноса его потоками воздуха, что избавит вас от сквозняков и пыли. После того как вы включите излучающую панель, тепло будет ощущаться практически сразу. При этом способе отопления дома для создания ощущения комфортной температуры достаточно 17°С, что на два градуса ниже чем при использования электрических нагревательных конвекторов.
Современные излучающие панели условно можно разделить на следующие виды:
- высокотемпературные ИК (инфракрасные)
- излучатели (температура поверхности излучателя свыше 300° С),
- длинноволновые ИК-излучатели (температура поверхности излучателя от 100°С до 200°С)
- низкотемпературные ИК-отопительные панели (температура излучающей поверхности от 25 до 50°С).
Устройство излучающих панелей
Они работают с использованием стандартных энерго - и теплоносителей, принципиально отличаясь лишь способом отдачи тепла. Их главная конструктивная особенность - это наличие системы отражателей и изоляторов, установленных для направления энергии в определенные зоны. Водяные излучающие состоят также из трубок диаметром 15-28, по которым подается теплоноситель, а в летнее время охлаждающая жидкость.
Совершенная конструкция их полностью исключает риск возгорания или взрыва, поэтому их можно устанавливать на опасных производствах, в химической промышленности и в цехах, где используются горючие материалы.
Таким образом, они являются в данный момент самым экономным, экологичным, эстетичным и самым безопасным источником тепла в доме. Они легко монтируются, легко обслуживаются и призваны экономить нам значительные средства.
Конструкция ИК систем отопления
Базовым элементом любой системы лучистого (ИК) отопления служит ИК-обогреватель. Конструктивно он представляет собой прямоугольный прибор, выполненный из стали и покрытый термостойкой краской (либо имеющий другое термостойкое покрытие). На стороне ИК-обогревателя, обращенной к полу, имеется изготовленная из высокопрочного анодированного алюминия отражающая пластина с вмонтированным нагревательный элементом (спиралью либо ТЭНом). Как советуют специалисты, выбирая ИК-панель, следует обращать внимание на тип нагревательного элемента. При этом считается, что панели с открытой спиралью недолговечны и перегреваются, поэтому предпочтительнее модели с ТЭНами.
На обратной стороне ИК-обогревателя располагаются элементы крепежа; между собственно отражающей панелью и корпусом в большинстве моделей имеется слой огнестойкого теплоизолирующего материала (как правило, минерального волокна или минеральной ваты). Около 90% потребляемой электроэнергии, преобразуясь в тепловой поток, отражается от алюминиевой панели и направляется в сторону обогреваемых поверхностей (пола, предметов и людей). Тепловое излучение при этом распространяется перпендикулярно длинной оси ИК-обогревателя, под углом 45° к вертикали. Остальные 10% энергии тратятся непосредственно на нагрев воздуха, соприкасающегося с отражающей пластиной.
Типы излучающих панелей
ИК-обогреватели подразделяются на два класса: длинноволновые и инфракрасные. У последних (их еще называют высокотемпературными) нагревательный элемент нагревается до 700-800°С; у длинноволновых эта цифра достигает всего лишь 200-250°С (отсюда второе название: низкотемпературные). Нагревательный элемент низкотемпературных моделей обычно бывает вмонтирован в металлический короб, а излучающая поверхность обрабатывается особым материалом, позволяющим обеспечивать максимально полное поглощение тепла (и, соответственно, наиболее полное излучение тепловой энергии). Нередко в целях увеличения площади излучающей поверхности ее делают неровной - например, бугристой. У высокотемпературных обогревателей нагревательный элемент, наоборот, вмонтирован в отражающую пластину открыто.
Следует отметить, что низкотемпературные излучающие панели пожаробезопасны, и поэтому рекомендуются для отопления жилых помещений. Высокотемпературные инфракрасные панели, наоборот, в закрытых жилых помещениях использовать НЕЛЬЗЯ!
Одной из последних конструктивных модификаций низкотемпературных обогревателей стали т. н. "теплоизлучающие зеркала", у которых отражающий слой одновременно выполняет функции нагревательного элемента. Температура поверхности теплоизлучающего зеркала не превышает при этом 75°С, однако такое зеркало не запотевает в условиях повышенной влажности, а также отличается пожаробезопасностью и экологичностью.
Монтаж и установка длинноволновых обогревателей
ИК-обогреватели можно использовать как в качестве основного, так и дополнительного источника тепла (например. для локального прогрева требуемых зон). Мощность отопительной системы рассчитывается с учетом типа помещения, высоты потолков, а также наличия отопительных приборов других типов. Установлено, что для обеспечения комфортных условий находящимся в помещении людям, необходимо, чтобы удельная мощность ИК-панелей не превышала 120-150 Вт/м2. Особенно эффективно применение ИК-обогревателей в неотапливаемых помещениях большого объема (ангарах, складах и проч.), где не требуется постоянное поддержание высокой температуры.
Излучающие панели могут устанавливаться как на стенах, так и на потолке (необходимо, однако учитывать, что стеновое расположение панелей снижает энергоэффективность панели примерно на 30%. Кроме того, потолочное расположение дает возможность освободить стены и пол без уменьшения размеров жилой зоны). Обычно ИК-обогреватели стараются располагать как можно ближе к окнам и дверям: таким образом они выполняют роль своеобразных тепловых завес.
При размещении ИК-обогревателей необходимо учитывать особенности расположения мебели. Так, например, не следует монтировать длинноволновые обогреватели в тех точках помещения, где человек проводит много времени (например, непосредственно над кроватью); лучше, если тепловое излучение будет падать на людей не вертикально, а под некоторым углом (некоторые особо чувствительные люди могут ощущать дискомфорт при длительном нахождении в поле действия ИК-панелей). Наименьшая высота подвеса излучающей панели не должна быть менее 1,7 м (от пола). Категорически запрещается монтировать ИК-обогреватели рядом с легковоспламеняющимися или горючими предметами интерьера, материалами, элементами конструкций и т.д.
Принцип действия ИК панелей
Принцип действия излучающих панелей (или ИК-панелей) отличается от традиционных конвективных обогревателей, в которых нагрев осуществляется за счет движения воздушных потоков. Он заимствован от Солнца: Солнечная энергия, проникая сквозь слои атмосферы, нагревает только поверхность Земли, а уже от нее нагревается воздух. Точно так же ИК-панели, излучающие длинные тепловые волны (примерно соответствующие солнечным в инфракрасной части спектра), которые обогревают только поверхности, находящиеся непосредственно в поле их действия. Другими словами, в случае, если используются системы лучистого отопления, необходимость затрачивать энергию на обогрев воздуха, по сути, отпадает. Это означает, что собственно температура воздуха в помещении, отапливаемом длинноволновыми ИК-обогревателями, может быть относительно низкой, при этом люди, находящиеся в помещении, не в состоянии этого почувствовать! Комфортное ощущение тепла обеспечивается не за счет температурой окружающего воздуха, а с помощью теплового излучения, попадающего на открытые участки кожи. Точно так же мы ощущаем обжигающее тепло большого костра, даже если на улице холодно; так же мы чувствуем себя на солнечном припеке в морозный день.
Ощущаемую температуру можно выразить простой формулой: tо=tв+tи, где tо - ощущаемая температура, tв - температура воздуха и tи - температура излучения.
Плюсы и минусы инфракрасных панелей
Преимущества этой техники связаны не только с экономической целесообразностью, но и с рядом других ощутимых выгод. В частности механизмы работы инфракрасных устройств созданы природой, поэтому обогрев с их помощью является более естественным, а значит, и более безопасным. Отсюда и растущая популярность излучающих приборов.
Если раньше инфракрасные устройства в основном использовались для точечного обогрева, то сегодня они все чаще становятся главным элементом полноценного отопления домов. Для этого излучатели выполняют в виде элегантных панелей, подвешиваемых у потолка, либо вмонтированных в стену.
Инфракрасные, помимо быстро ощутимого эффекта, решают еще одну важную задачу - экономят площадь помещения, поскольку занимают пространство, не используемое человеком. Плюс сейчас не существует отопления, которое могло бы сравниться с излучающими панелями по простоте монтажа. Этот процесс в масштабах всего дома занимает всего несколько часов, после чего система на протяжении многих лет не нуждается в техобслуживании.
Инфракрасные панели, совершенствовались на протяжении многих лет. И сегодня разработчикам удается выпускать образцы, КПД которых перевалил за 90 процентов. Более того, водяные излучающие устройства - это не только самый эффективный вид отопления, но и инструмент кондиционирования помещений в жаркое время года. Чтобы охладить дом летом достаточно по системе подать хладагент, который и будет отбирать лишнее тепло.
Человеку, использующему кондиционер, приходится постоянно сталкиваться со сквозняками, и за прохладу в доме мы часто платим простудой, а то и более серьезными заболеваниями. В отличие от кондиционера, эти устройства охлаждают помещение в более щадящем режиме, поскольку в основу их работы не заложено нагнетание холодного воздуха. Дом или офис кондиционируются практически незаметно для нашего здоровья.
В отличие от обогревателей конвекторного типа, ИК-панели не нуждаются для распространения тепла в воздушных потоках, в помещении, где они используются, вскоре устанавливается оптимальный температурный баланс. Так как тепло излучается равномерно, температура на уровне пола и под потолком практически одинакова, а температура поверхностей пола и предметов близка к температуре воздуха внутри помещения. Очевидно, что при таких условиях интенсивные воздушные потоки просто не могут возникнуть. А это, в свою очередь, означает заметное снижение концентрации в воздухе пыли, а также других загрязняющих веществ и аллергенов. Кроме этого, ИК-панели не изменяют уровень относительной влажности в помещении, а также уровень концентрации кислорода в воздухе. Это позволяет с успехом использовать их в медицинских, а также детских учреждениях. (Кстати, первая в России система лучистого ИК-отопления было установлена в госпитале им. Бурденко).
Номинальный коэффициент полезного действия (КПД) ИК-панелей существенно выше, чем у конвективных обогревателей: 90% против (в лучшем случае) 60-70%. Одна из главных причин в том, что при конвективном способе обогрева существенная часть потребляемой энергии (примерно 10%), расходуется на, по сути, бесполезный прогрев объема воздуха, находящегося под потолком (известно, что теплый воздух поднимается вверх). Преимущество ИК-обогревателей в том, что они греют не кубические, а квадратные метры, не объемы, а поверхности. Это означает, что ими прогревается только та часть пространства, в которой находятся люди. Очевидно, что чем выше потолки в помещении, тем заметнее оказывается экономия. В среднем же экономия при использовании ИК-отопления составляет от 30 до 65 % по сравнению с традиционными, конвекторными системами.
Кроме того, прогрев помещения излучающими панелями осуществляется намного быстрее: дело в том, что эффективные поверхности теплоотдачи нагретых пола и предметов в помещении на порядок (до 10 раз) раз больше поверхности теплоотдачи отопительных приборов традиционных типов. Присутствует и "обратный эффект": в случае отключения длинноволновых обогревателей температура в помещении продолжительное время не меняется, находясь на заданном уровне за счет накопления тепла в конструкциях помещения и в статично расположенных предметах. В случае теплопотерь необходимая температура моментально восстанавливается.
Подобное свойство ИК-панелей делает весьма эффективным и удобным применение термостатов. В хорошо утепленном помещении ИК-система будет работать в режиме потребления энергии всего лишь 15-20 минут в час. Даже в коридоре, где тепло постоянно уходит через открывающуюся дверь, это время вряд ли превысит 35-40 минут в час. Следует также отметить, что чем выше температура воздуха на улице и чем лучше теплоизоляция дома, тем реже система ИК-отопления будет включаться.
Как и всякую систему отопления, использующую электроэнергию, ИК-панели отличаются удобством регулирования температуры в каждом отдельном помещении, независимо от остальных.
Но и это еще не все. Среди преимуществ отопительных систем, использующих ИК-панели:
независимость (например, если Вы не живете в загородном доме в холодное время года, то ИК-панели можно отключить до весны);
влагоустойчивость и пожаробезопасность;
бесшумность работы;
легкость в обслуживании: ИК-панели не требует специального обслуживания: достаточно лишь периодического профилактического осмотра;
простота и низкая стоимость монтажных работ: даже не имея специальных навыков, установить ИК-систему отопления можно самостоятельно и всего за пару дней;
долговечность: гарантийный срок службы излучающих панелей составляет обычно 25 лет. Гипотетически срок службы агрегатов может быть и больше, просто самые старые на сегодняшний день длинноволновые обогреватели появились всего около четверти века назад лет назад. Поэтому пока говорить о более длительном сроке возможной эксплуатации рано.
Наиболее рациональным при отопление помещений является применение потолочных излучающих панелей, а также панелей крепящихся к стенам дома. Современная промышленность выпускает излучающие панели для использования в помещениях с влажностным режимом эксплуатации и для встройки в фальш-потолки из гипсокартона. Кроме традиционных потолочных излучающих панелей изготовители и продавцы отопительных электроприборов предлагают заказчикам излучающие панели, которые могут работать на охлаждение помещений. Преимуществом "охлаждающих потолков" является отсутствие сквозняков и их полная бесшумность. Для создания комфортных условий, соответствующих ощущениям человека при температуре воздуха 20°С с использованием традиционных систем, применение "охлаждающих потолов" позволяет охладить воздух всего лишь до 22 - 23°С в помещении. При этом охлаждающий поток обладает особой свежестью для восприятия человека и не осушает воздух в помещениях, в отличие от традиционных систем кондиционирования. Как и в случае с электрическими конвекторами, управление излучающими панелями можно осуществлять с помощью регуляторов мощности, термоограничителей и автоматических терморегуляторов, позволяющим поддерживать в отапливаемых помещениях заданную температуру. Поэтому излучающие панели также можно интегрировать в системы "умного" дома.
По стоимости, излучающие отопительные панели дороже конвекторов. Но излучающая панель экономичней конвектора и при равных условиях эксплуатации дает 20-30% экономии потребляемой на отопление электроэнергии.
Чтобы сравнить конвекторы и отопительные излучающие панели по энергоэффективности, составим следующую таблицу, в которой представлены рекомендуемые производителями электрических отопительных приборов нормы по мощности применяемых приборов при отоплении помещений определенной площади. Конечно же, чтобы не ошибиться при выборе отопительного прибора определенной мощности необходимо учитывать целый ряд факторов: ориентация дома по сторонам света, показатели наружных температур, степень термоизоляции вашего дома, а также объем отапливаемого помещения. Чтобы свести воедино все эти факторы необходимо произвести специальные математические расчеты. Поэтому нижеприведенную таблицу будем считать условной, составленной для помещения с высотой потолка в три метра, при установленной температурой комфортного обеспечения +19°С (для конвектора) и + 17°С (для излучающей панели).
Таблица рекомендуемой мощности отопительных приборов для обогрева помещений.
|
Обогреваемая площадь, кв. м. |
Мощность конвектора, Вт. |
Мощность излучающей панели, Вт. |
|
|
10-15 |
1000 |
750 |
|
|
15-20 |
1500 |
1000 |
|
|
20-25 |
2000 |
1400 |
|
|
25-30 |
2500 |
1750 |
|
|
30-40 |
3000 |
2300 |
Подведем итог:
Плюсы использования электрических конвекторов: высокий показатель конвективного обмена тепла (90-95 %); быстрый прогрев помещения; возможность автоматического регулирования отопления помещений; хорошая сопротивляемость коррозии; большой выбор по ценовой политике.
Минусы использования электрических конвекторов:
- уменьшение заявленных свойств по теплообмену с течением времени;
- не рациональное использование для больших помещений;
- слишком "сухой воздух", что может быть неприемлемо для некоторых помещений в доме.
Заключение
В прошлом негативное влияние определенных факторов, а точнее поверхностный подход к решению функциональных проблем, свойственным излучающим панелям, приводило к известному скептицизму в отношении систем лучистого отопления. Однако сегодня - в связи с улучшением теплоизоляции зданий и системы регулирования температуры воздуха - системы лучистого отопления переживают второе рождение.
Большие поверхности систем лучистого отопления, нагреваемые до невысоких температур, обладают целым рядом преимуществ, среди которых выделяются:
высокий тепловой комфорт;
лучшее качество воздуха;
высокая гигиеничность;
практически полное отсутствие воздействия на окружающую среду;
экономия энергоресурсов.
То обстоятельство, что монтаж таких систем осуществляется, как правило, специализированными организациями, которые гарантируют функциональные проектные параметры, является залогом непрерывного роста числа излучающих панелей в сдаваемых объектах жилищного строительства.
Список используемой литературы
1. G. Redondi. Il riscaldamento a pannelli radianti // Costruire Impianti. 2003. № 1.
2. Ф.А. Миссенар. Лучистое отопление и охлаждение. М.: ГСИ, 1961.
3. В.Н. Богословский. Строительная теплофизика. М.: ВШ, 1970.
4. http://www.hogart.ru/thems/12/Luchistoe-otoplenie. htm.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Особенности монтажа системы отопления при построении современного дома. Перспективные разработки в этой области. Классификация систем отопления, оценка их эффективности. Описание и технические характеристики различных видов двухтрубных систем отопления.
курсовая работа [384,8 K], добавлен 17.11.2009Общая характеристика здания. Проектирование системы отопления и горячего водоснабжения. Принцип действия водяных систем отопления с естественной циркуляцией. Трубопроводная арматура. Проведение сварочных работ. Гидравлическое испытание систем отопления.
дипломная работа [6,1 M], добавлен 02.11.2009Популярность конструкции теплого пола. Термически изолированная от утечек тепла бетонная пластина – нагревательный элемент в системе отопления. Варианты укладки контуров отопления полом. Монтаж нагревательной пластины. Проектирование отопления полом.
контрольная работа [3,3 M], добавлен 01.12.2010Краткая характеристика здания. Обоснование выбранной системы отопления и типа нагревательных приборов. Теплотехнический расчет ограждающих конструкций. Анализ теплопотерь. Гидравлический расчет трубопроводов системы отопления и нагревательных приборов.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 29.12.2014Основная цель системы отопления - создание теплового комфорта в помещении. Выбор и расчет системы отопления жилого дома в г. Мариинск. Термическое сопротивление ограждающих конструкций, их толщина и подбор материалов. Расчет тепловых потерь помещений.
курсовая работа [3,1 M], добавлен 24.12.2011Теплотехнический расчёт наружной многослойной стены, конструкции полов над подвалом здания, утепленных полов. Расчёт расходов теплоты на нагревание инфильтрующегося наружного воздуха через ограждающие конструкции помещений. Выбор типа системы отопления.
дипломная работа [461,4 K], добавлен 20.03.2017Теплотехнический расчет ограждающих конструкций, наружной стены, чердачного и подвального перекрытия, окон. Расчёт теплопотерь и системы отопления. Тепловой расчет нагревательных приборов. Индивидуальный тепловой пункт системы отопления и вентиляции.
курсовая работа [293,2 K], добавлен 12.07.2011Расчет теплопередачи наружной стены, пола и перекрытия здания, тепловой мощности системы отопления, теплопотерь и тепловыделений. Выбор и расчёт нагревательных приборов системы отопления, оборудования теплового пункта. Методы гидравлического расчета.
курсовая работа [240,4 K], добавлен 08.03.2011Система отопления как элемент технических инженерных систем жизнеобеспечения объекта для создания искусственного климата в помещениях. Системы отопления на предприятиях гостиничного хозяйства, создание теплового комфорта при условии экономии ресурсов.
курсовая работа [371,9 K], добавлен 11.09.2016Расчетные параметры наружного и внутреннего воздуха. Определение коэффициента теплопередачи для наружных стен и дверей, покрытия, окон и полов. Уравнение теплового баланса, расчет теплопотерь через ограждающие конструкции здания. Выбор системы отопления.
курсовая работа [288,3 K], добавлен 24.02.2011Изучение деятельности и порядка выполнения проектов строительной компании ООО "СМУ-Волгасантехмонтаж". Исследование видов систем отопления двухэтажного коттеджа. Установка радиаторов. Монтаж стояков и подводок от них к приборам. Тестирование системы.
отчет по практике [3,1 M], добавлен 08.12.2013Понятие и классификация системы отопления. Отопительные приборы и основные требования, предъявляемые к ним. Характеристика и отличительные черты водяного, воздушного и парового отопления. Принцип работы радиационных и конвективно-радиационных приборов.
реферат [540,6 K], добавлен 12.05.2016Конвективное или лучистое отопление помещений, осуществляемое специальной технической установкой. Принципиальные схемы водяного отопления с естественной циркуляцией. Теплопроводы центральных систем. Сравнение основных теплоносителей для отопления.
реферат [662,7 K], добавлен 20.02.2014Географическая и климатическая характеристика района строительства. Определение тепловой мощности системы отопления. Гидравлический расчет трубопровода и нагревательных приборов. Подбор водоструйного элеватора, аэродинамический расчет системы вентиляции.
курсовая работа [95,6 K], добавлен 21.11.2010Исходные данные для проектирования системы отопления для жилого семиэтажного здания в г. Ульяновск. Теплотехнический расчёт ограждающих конструкций. Определение тепловой мощности системы отопления, особенности ее конструирования и гидравлического расчета.
курсовая работа [174,1 K], добавлен 02.02.2014Повышение эффективности работы системы отопления путем утепления стен, кровли, замены старых окон на металлопластиковые. Применение новых отопительных приборов "KORADO", разработка однотрубной схемы системы отопления вместо двухтрубной П-образной.
дипломная работа [2,5 M], добавлен 14.12.2013Тепловой режим здания, параметры наружного и внутреннего воздуха. Теплотехнический расчет ограждающих конструкций, тепловой баланс помещений. Выбор систем отопления и вентиляции, типа нагревательных приборов. Гидравлический расчет системы отопления.
курсовая работа [354,1 K], добавлен 15.10.2013Анализ климатических данных местности. Характеристика различных систем отопления и вентиляции. Особенности водяного и воздушного отопления в гостиницах и торговых комплексах. Применение тепловых завес. Теплотехнический расчет ограждающих конструкций.
отчет по практике [421,7 K], добавлен 15.03.2015Проектирование двухтрубной системы водяного отопления с нижней разводкой. Установка на радиатор марки Global Style Plus 500 автоматического терморегулятора RTD-G и запорного радиаторного клапана RLV. Расчет нагревательных приборов и сопротивлений стояка.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 14.12.2012Техническое обслуживание и ремонт инженерного оборудования. Требования к эксплуатации системы центрального отопления жилых домов. Мероприятия по периодической проверке и наладке систем тепловентиляции, отопления, водоснабжения. Контроль состояния систем.
контрольная работа [24,7 K], добавлен 25.01.2010
