Переваги інфрачервоного опалення

На попередній сторінці прописані аргументи на користь електричного опалення в принципі.

От ви сказали собі: «Так, електроопалення ― це зараз найкраще, що може бути». Дуже добре.
Але, на жаль, вибір на цьому не закінчується.

Електричні конвектори, тепла підлога, калорифери, опалювальна плівка, масляні обігрівачі, інфрачервоне опалення різних видів і т. п. ― чим же вони відрізняються і на чому зупинитися?

Ми зробили свій вибір і вважаємо його на 100% правильним. Чому? Читайте далі.

Як працюють традиційні системи опалення

Почнемо з азів, оскільки цю сторінку будуть читати і ті, для кого тема опалення не зовсім знайома. Для спеціалістів, як кажуть, повторення ― мати навчання.

Будь-яка система опалення необхідна не просто для того, щоб зігріти приміщення, в якому знаходиться людина, її завдання-створити для людей комфортні умови. Як це відбувається?

Наприклад, в рідинній системі джерело тепла, перетворюючись на теплову енергію, нагріває воду, вода тече по трубах, нагріваючи батареї, ті віддають своє тепло повітрю, а повітря вже гріє людини. Ця стандартна ланцюжок характерна для конвекційної системи обігріву (опалювальної системи, забезпечує обігрів приміщення і людини за рахунок руху нагрітого повітря). У цьому випадку між джерелом тепла і людиною існує або два посередника ― вода і повітря, або один ― повітря, якщо мова йде про системах опалення з використанням електричного або газового конвекторів. Так, втрати тепла при цьому колосальні!

А що в результаті ми отримуємо? Середовище проживання з теплим повітрям. Звичайно, це вже не погано. Не замерзнете, не помрете, але наскільки комфортно ви будете себе почувати? Повітря тепле, але стіни, меблі, інші предмети-холодні! Пройде кілька днів, перш ніж вони прогріються, і тільки за умови, що приміщення, що добре утеплено, в ньому можна буде комфортно перебувати.

Давно відомо, що просто тепле повітря ― недостатня умова для комфортного життя людини. В першу чергу йому потрібні нагріті предмети, віддають м'яке тепло у вигляді випромінювання. За таким принципом ми отримуємо тепло від сонця, так обігрівають будинки російські печі, такий принцип роботи турецької лазні, таким чином ми отримуємо тепло від розташованого поруч багаття.

Всі знають, що будь-які предмети, температура яких вища точки абсолютного нуля (-273,15°), випромінюють тепло-інфрачервоне тепло. Людина не виняток. У природі тепло передається в основному променистим шляхом (тобто із допомогою обміну інфрачервоної тепловою енергією).

Порівняйте навіть звичайні сільські будинки, опалювані російською піччю, з нашими холодними панельними будинками. В останніх холодно й незатишно. Людина в них швидше виконує роль «донора», який віддає свою теплову енергію холодних стін. При цьому «в подяку» отримує лише перегрітий і запорошене повітря пересушене.

Нам це не підходить, це не найкращий вибір.

Особливості променистого опалення

Променисте тепло має зовсім іншу природу. Якщо при конвекції молекула з більш високою температурою передає свою енергію молекули з більш низькою температурою, то у випадку з променистими системами немає передачі тепла через повітря, повітря при інфрачервоному опаленні не нагрівається, йде випромінювання, хвиля. Ця хвильова енергія перетворюється в теплову безпосередньо на поверхні предметів, на які вона потрапляє, або на тілі людини, зігріваючи його. Тобто, як таких посередників немає, а отже, і втрати тепла мінімальні. Тому променисті системи називають системами прямого нагріву, на відміну від рідинних, так званих систем непрямого нагріву.

Будь-які електричні опалювальні системи з батареями і трубами, які використовують для нагріву циркулює всередині рідини Тенові або електродні котли, а також опалювальні системи на основі конвекторів, ― це системи конвекційні. Інфрачервоні обігрівачі (ІК) і наші панелі ― системи променевого типу.
Звичайно, будь-яка промениста система передбачає наявність конвекційного елемента, в будь конвекційної системі присутній променистий компонент. Але основний спосіб теплопередачі (конвекційний або променистий) відіграє важливу роль у визначенні потужності опалювальної системи.

Інфрачервоне електричне опалення ― менше потужність системи обігріву

Всі, хто хоч мало-мальськи знайомий з опаленням, впевнено кажуть, що на обігрів 10 кв. м приміщення при його стандартній висоті 2,5 м потрібно 1 кВт теплової потужності. Ми стверджуємо, що променисті системи здатні обігріти таке приміщення в половину меншою потужністю (від 0,5 кВт на 10 кв. м). І це щира правда. При цьому в Сніпах і ДБНах немає чіткої цифри, тому що потужність опалювальної системи конкретного приміщення підбирається з урахуванням його тепловтрат і, відповідно, їх заповнення.
Цей факт легко обґрунтувати, багато вчених пишуть про це.

Своєрідний тепловий дебет і кредит будь-якого приміщення, тобто його тепловий баланс, виглядає приблизно так. Приміщення отримує тепло від системи опалення, працюючих електроприладів, від самої людини ― кожне тіло випромінює приблизно 100 Вт потужності, від приготування їжі і від сонячної радіації.

Основна складова теплових втрат ― це тепло, що йде в трубу в прямому і переносному сенсі (близько 45% всіх тепловтрат). Це та частина нагрітого повітря, що постійно переміщається за рахунок повітрообміну та інфільтрації (тепловтрат крізь щілини, нещільні з'єднання між будівельними панелями або блоками, стики). Деяка частина тепла йде через підлогу, дах і через огороджувальні конструкції ― стіни, вікна, двері.

Як правило, в окремо розташованих будинках, наприклад, в приватних будинках, втрати тепла декілька вище, ніж в квартирах-в багатоквартирних будинках все-таки є сусіди зліва-праворуч, зверху-знизу, що робить вразливою для холоду тільки одну-дві стіни.

Так чому ж на систему элетрического інфрачервоного опалення закладається 0,5 кВт електроенергії на
10 кв. м, а не 1 кВт? Звідки ці чарівні дані?

Для цього є цілих три причини, хоча насправді все дуже просто.

• Перша причина криється в так званій променистої добавці.

Людина втрачає тепло декількома способами ― через виділення (сеча, піт, кал), дихання (повітря, конвекція) і тепловипромінювання. За рахунок тепловипромінювання втрачається 70% власного тепла. Тому логічно припустити, що це тепло треба заповнювати подібним способом. Ми вже писали вище, що якщо людину будуть оточувати холодні стіни і предмети, він буде віддавати їм своє тепло, а не навпаки.

Для ілюстрації цього явища наведемо досить цікаві дані з експериментів вчених:

- люди, що знаходяться в приміщенні з температурою повітря +50oC, але спеціально охолодженими стінами ― мерзли; зате при +10oC і розжарених стінах починали потіти;
― при температурі повітря в приміщенні +27oC, але на поверхні стін ― 10oC люди набагато гірше себе почувають, ніж при температурі повітря і стін + 18oC.

Ось і виходить, що завдяки променистої складової, тобто енергії, яку людина перетворює в теплову, ефективна температура тепловідчуття набагато вища, ніж та, яка є на даний момент в приміщенні. Тобто при опаленні інфрачервоними обігрівачами можна підтримувати в приміщенні дещо нижчу температуру, ніж та, яка була б для нас комфортною при конвекційної системи. А звідси ― і відчуття комфорту при більш низькій температурі, і економія електроенергії при обігріві приміщення, і менша розрахункова потужність опалення.

• Друга причина ― коефіцієнт повітрообміну (показує, який відсоток повітря в годину йде на вулицю і заміщається свіжим).

Цей коефіцієнт активно досліджувався французькими та німецькими вченими, які прийшли до висновку, що при інфрачервоної системи опалення, коли немає примусового руху повітря, він становить 0,2-0,6 , а при конвекційній може бути аж до 4,6 (такий коефіцієнт можливий в приміщеннях, де занадто часто відкриваються двері і спостерігається інтенсивний повітрообмін, наприклад, в невеликому магазинчику).

Чому? Всі будівельні матеріали мають пори і капіляри, які можуть бути заповнені вологим повітрям, водою або льодом. Що відбувається в холодну пору року? Волога заповнює об'єм порах, витісняє повітря, з-за чого теплопровідність сильно збільшується (коефіцієнт теплопровідності води 0,5 і він в 25 разів більше теплопровідності повітря). При зниженні температури нижче нуля теплопровідність ще більше збільшується (лід має теплопровідність 2,0 ― це в 4 рази більше, ніж у води). Інфрачервоні системи опалення в першу чергу висушують стіни, волога витісняється повітрям, теплоізоляція поліпшується, коефіцієнт повітрообміну зменшується.

А чим нижче коефіцієнт повітрообміну, тим менше енергії витрачається на обігрів приміщення.

•  Третя причина ― це градієнт температури приміщення по висоті, так званий природний перепад температур.

При променистої системи опалення це 0,2...0,3 градуса на метр, при конвекційної ― від 0,7 до
1,5 oC/м. При висоті приміщення 2,5 метра при променистої системи опалення ми отримаємо 18oC на підлозі і 19oC під стелею, тоді як при конвекційної системі ця розбіжність буде більш відчутна +18oC на підлозі і +22-23oC під стелею.

А це означає, що при конвекційної системи опалення значна частина енергії витрачається на додатковий обігрів повітря, що накопичується в непотрібному підстелеві просторі, а, отже, необхідна велика електрична потужність для підтримки комфорту в опалювальному приміщенні.

Види променевого опалення

Звичайно, променисте тепло теж буває різним: коротко-, середньо - і довгохвильовим. Згідно закону Віна, довжина хвилі залежить від температури випромінюючої поверхні: чим вище температура випромінювання, тим довжина хвилі коротше, а сама хвиля жорсткіше і шкідливіше. Приміром, так звані ІЧ-обігрівачі ми застосовуємо тільки в тих приміщеннях, де людина перебуває нетривалий час-то ангари, склади, коридори, тому що іч дають жорстке випромінювання. Це шкідливо. Хвиля довжиною менше 2 мкм не проникає всередину організму, затримується шкірою і викликає різні патології ― екземи, дерматити, бронхіти, астму.

Средневолновое тепло більш сприятливо, але найбільш фізіологічним є тепло довгохвильове. Людина випромінює спектр від 3 до 50 мкм, максимум у процентному відношенні ― це довжина хвилі 9,6 мкм, що відповідає температурі випромінюючої поверхні від 35 до 40oC. Таке випромінювання не тільки не шкідливий, а навіть корисний для організму людини. До того ж, порівняно з конвекторами, опалення інфрачервоними батареями більш екологічно, так як не пересушує повітря і не створює примусової конвекції і повітря, і пилу.

Підіб'ємо підсумки

По-перше, як ми вже з'ясували, довгохвильовим інфрачервоним систем опалення потрібно на 30%-40% менше потужності, ніж для конвекторів або котлам. А в експлуатації вони як мінімум в 1,5 рази економічніше. Обігрівачі легко встановлюються і створюють в приміщенні комфортний температурний режим, шляхом темперування швидко усувають проблему холодних сирих стін і кутів.

По-друге, ці системи опалення можна повністю автоматизувати. За рахунок встановлення терморегуляторів в кожній кімнаті опалювального приміщення відбувається перерозподіл навантаження на існуючі електричні мережі. Кожен з терморегуляторів буде в різний час, у міру необхідності, включати і вимикати опалювальне обладнання, оскільки кожна кімната нагріватися і охолоджуватися буде не однаковий час за рахунок різної площі.

Всі ці фактори свідчать про те, що інфрачервоні довгохвильові системи опалення краще за інших справляються із завданням обігріву приміщень будь-якого призначення, при цьому працюючи мінімальний час і максимально економно.