СИСТЕМЫ ОБОГРЕВА

системы Обогрева
З
Каждый из них в любой момент
времени будет испускать собс­
твенное излучение и воспри­
нимать излучение остальных
элементов системы. Если сис­
тема находится в термическом
равновесии, т.е. все ее элементы
имеют одинаковую температу­
ру, то для каждого элемента по­
ток воспринятого излучения
будет равен потоку собственно­
го излучения. Это означает, что
теплообмен между отдельными
элементами будет отсутство­
вать. В том случае, если один из
элементов обладает более вы­
сокой температурой, то поток
излучения от него будет боль­
ше, чем возвращаемый ему от
остальных элементов. При этом
будет происходить теплообмен
лучистой энергией от более на­
гретого к менее нагретому телу.
Чем выше температура тела, тем
предполагают разные темпе­
ратуры. Точечный обогрев мо­
жет быть рассмотрен также как
и точечное освещение: больше
тепла (света) требуется в не­
посредственной близости от
рабочего места.
• Низкий температурный
градиент.
При использовании тради­
ционных конвективных сис­
тем обогрева мы сталкиваемся
0,76
Тепловое излучение
2
3 4 мкм
Средневолновое
инфракрасное
излучение
Коротковолновое
инфракрасное
излучение
1 мм
Длинноволновое инфракрасное излучение
Излучение
Космическое
излучение
1 нм
1012109
Длина волны, м
Видимый
свет
адачей любой системы обо
грева является поддержание
заданной температуры внутри
помещения в то время, когда
температура окружающей сре­
ды может значительно изме­
няться в зависимости от сезона
и географического располо­
жения. Для обеспечения за­
данного режима необходимо
компенсировать потери теп­
ла, возникающие вследствие
разности температур, за счет
подвода тепловой энергии.
Системы обогрева пред­
назначены для компенсации
всех видов тепловых потерь:
как трансмиссионных (через
элементы здания), так и вен­
тиляционных (с притоком
холодного воздуха снаружи и
потерями теплого воздуха).
Существуют три основных
вида обогревательных систем:
• передающие тепло излу­
чением (инфракрасные систе­
мы);
• конвекционные;
• обогревающие подачей
теплого воздуха.
1. Инфракрасные системы.
Тепловая энергия с «горя­
чей» поверхности обогрева­
тельного прибора передается в
данном случае в виде теплового
излучения «холодным» повер­
хностям: полу, мебели, челове­
ческому телу.
Что такое тепловое излуче­
ние?
Все вещества непрерывно
излучают электромагнитные
волны. Спектр излучения охва­
тывает большой диапазон длин
волн: от радиоволн длиной со­
тни метров до жесткого кос­
мического излучения с длиной
волны 1012м. Тепловое (инфра­
красное) излучение испускают
тела в определенном диапазоне
температур. Рисунок показыва­
ет место нахождения теплового
излучения в электромагнитном
спектре.
Как же происходит обмен
энергией в системе состоя­
щей из нескольких элементов?
короче длина волны и выше ин­
тенсивность излучения.
• Зональный и точечный
обогрев.
При использовании инфра­
красных нагревателей разные
части одного и того же по­
мещения (зоны) могут иметь
отлича­ющиеся температуры.
Например, если рабочие мес­
та нахо­­дят­ся на значительном
удалении друг от друга, поме­
щение в целом не должно иметь
одинаковую температуру. Даже
с точки зрения комфортноcти
различные рабочие ситуации
Инфракрасное
излучение
1 мкм
106
Радиоволны
1 мм
103
1м
100
21
с тем фактом, что температура
воздуха изменяется по высоте 
система имеет высокий темпе­
ратурный градиент. Это озна­
чает, что при t=180C в зоне пре­
бывания людей (0–2м от пола)
температура на уровне 10м
будет около 400C. Инфракрас­
ные обогреватели позволяют
избежать подобного нерацио­
нального распределения тем­
пературы, поскольку нагрева­
ют не воздух, а передают тепло
поверхностям твердых предме­
тов. При этом нет избыточного
нагрева воздуха, происходит
выравнивание температуры
между полом и потолком, что
позволяет обеспечить 15–40%
энергосбережения.
• Минимум капитальных
вложений.
Обустройство традицион­
ных систем отопления зачас­
тую требует значительных ка­
питальных вложений (проклад­
ка магистралей, разводка труб
и так далее) и занимает много
времени. Для монтажа системы
электрообогрева на базе инф­
ракрасного оборудования по­
надобится минимум времени
и средств. В случае переезда
вы легко снимите и заберете
приборы с собой, чтобы уста­
новить их на новом месте.
• Ускоренный прогрев.
Инфракрасные обогревате­
ли обеспечивают ускоренный
по сравнению с традиционны­
ми системами прогрев помеще­
ния, поскольку передают всю
энергию в зону пребывания
людей. Это качество позволяет
снижать температуру в ночные
часы, выходные и праздничные
дни, что существенно снижает
потребление энергии.
• Вентиляция.
Инфракрасные приборы сов­
местимы с любыми системами
вентиляции, так как их работа не
приводит к циркуляции потоков
воздуха, способных повлиять на
функционирование вентиляци­
онных систем.
• Дополнительные источ­
ники тепла.
Там, где мощности сущес­
твующей системы отопления
недостаточно, инфракрасные
обогреватели станут простым и
22
недорогим решением в качест­
ве дополнительного источника
тепла.
• Открытые площадки.
Инфракрасные обогрева­
тели являются единственным
средством для повышения тем­
пературы на открытых площад­
ках и в помещениях с плохой
теплоизоляцией. Спектр их
применения чрезвычайно ши­
рок: от обогрева зрителей на
стадионах и посетителей от­
крытых кафе до использования
их как антиобледенительных
систем на лестничных маршах
и въездных пандусах.
2. Конвекционные системы.
При данном способе пере­
дачи тепла происходит обогрев
воздуха, проходящего вдоль го­
рячих поверхностей радиато­
ров или конвекторов. При этом
вследствие действия термичес­
ких сил возникает восходящий
поток. Подогретый воздух под­
нимается вверх и заменяется
холодным, т.е. происходит про­
цесс конвекции.
Если источник тепла рас­
положен под окном, то потоки
холодного воздуха из окон ней­
трализуются поднима­ющимся
потоком теплого воздуха.
Основная доля тепловой
энергии с поверхности при­
бора конвективно передает­
ся воздуху, а остальная часть
излучается в помещение. По­
этому градиент температу­
ры у конвекторов составляет
около 1,7 0C/м, что несколько
ниже, чем у тепловентилято­
ров (2,50C/м). Однако в высо­
ких помещениях, обогревае­
мых конвекторами, желатель­
но использовать потолочные
вентиляторы для обеспечения
оптимального распределения
температуры и энергосбере­
жения.
Конвективное тепло лучше
всего подходит для покрытия
трансмиссионных потерь в
помещении с естественной
вентиляцией. При наличии
принудительной вентиляции
вентиляционный агрегат дол­
жен иметь независимую сис­
тему обогрева поступающего
воздуха.
• Защита от сквозняков.
Направленный вверх поток
теплого воздуха препятству­
ет образованию сквозняков
из окон. Поэтому конвекторы
обычно располагаются под ок­
нами. Расположение приборов
на нижней части стен требует,
чтобы они были надежно за­
креплены и защищены от меха­
нических воздействий. Темпе­
ратура поверхности конвекто­
ра не должна быть чрезмерно
высокой.
3. Обогрев с помощью
подачи теплого воздуха.
При данном способе обог­
рева помещения тепловые по­
тери компенсируются за счет
добавления подогретого возду­
ха в объем помещения. Теплый
воздух охлаждается в области
внешних стен, и, следователь­
но, подаваемый теплый воздух
должен иметь большую темпе­
ратуру, чем требуемая темпера­
тура воздуха в помещении.
• Воздушные завесы.
Воздушные завесы предна­
значены для разделения зон с
разной температурой по обе
стороны открытых проемов
рабочих окон, входных две­
рей и ворот. Это достигается
выдувом высокоскоростного
воздушного потока с обра­
зованием в створе дверного
проема зоны повышенного
давления. Завеса образует
«невидимую дверь», не давая
теплому воздуху выходить на­
ружу и не впуская холодный
воздух в помещение. Таким
образом улучшается внутрен­
ний климат, исчезают сквоз­
няки, исключается проник­
новение в помещение пыли и
насекомых. В равной степени
это относится к кондициони­
руемым помещениям и холо­
дильным камерам.
Утечка воздуха через откры­
тые двери зависит от трех фак­
торов:
• разницы давлений внут­
ри/снаружи;
• разницы температур внут­
ри/снаружи;
• скорости ветра в дверном
проеме.
Разница давлений между
помещением и окружающей
средой может быть компенси­
рована сбалансированной сис­
темой вентиляции.
Воздушная завеса создает ба­
рьер в открытом проеме двери,
который предотвращает неже­
лательный расход воз­духа. Ско­
рость потока воздуха, создавае­
мого воз­душ­ной завесой, должна
быть достаточно велика, чтобы
воздух достигал пола. При этом
часть воздуха выбрасы­вается на
улицу, а основная часть выдува­
ется в помеще­ние. Холодный на­
ружный воздух обтекает поток,
созда­вае­мый воздуш­ной заве­
сой, и выбрасывается на улицу,
а теплый воздух остается внутри
помещения.
Очень важно правильно вы­
брать тип воз­душной завесы.
Определяющими факторами
являются высота установки и
скорость потока.
• Тепловые вентиляторы.
Тепловые вентиляторы обес­
печивают экономичный, прак­
тичный и быстрый обогрев
комнат, складов, мастерских,
цехов, конференцзалов и стро­
ительных площадок. Также они
пригодны для целей осушки и
вентиляции. Легко устанавли­
ваются и могут использоваться
как для полного обогрева по­
мещения, так и для создания
дополнительного тепла.
Продув воздушного пото­
ка через систему трубчатых
нагревательных элементов
обеспечивает эффективный
теплосъем и большой прирост
температуры.
Различают два типа тепло­
вых вентиляторов:
• стационарные тепловые
вентиляторы для постоянной
установки и продолжительного
использования;
• переносные тепловые вен­
тиляторы для временного обог­
рева и создания персонального
комфорта.
Стационарные тепловые
вентиляторы зачастую пред­
ставляют собой наиболее деше­
вый вид постоянного обогрева
помещения. Они обладают
очень высокой теп­ло­вой мощ­
ностью и легко устанавлива­
ются. Автоматика встроена в
аппарат, но также может пос­
тавляться в виде отдельных
принадлежностей, таких, как
прибор уп­рав­ления темпера­
турой (ночная температура и
температура выходных дней)
и внешний термостат.
• Системы воздушного обог­
рева.
Принцип действия совре­
менных систем воздушного
отопления состоит в том, что
в систему вентиляции вставля­
ется нагревательный элемент,
который и нагревает воздух. В
качестве такого элемента обыч­
но используют теплообменник,
основным теплоносителем ко­
торого является вода или неза­
мерзающие жидкости.
В настоящее время ис­
пользуются газовые воздухо­
нагреватели, которые также
встраиваются в систему вен­
тиляции, но теплоносителем
в которых является не вода,
а непосредственно горящий
природный газ (также в качес­
тве топлива могут выступать
пропанбутановые смеси, мас­
ла и прочее горючее).
Эффективность данной сис­
темы состоит в том, что между
нагревательным элементом и
нагреваемой средой (воздухом
в помещении) отсутствует про­
межуточный теплоноситель.
Отсюда большая эффектив­
ность и другие достоинства воз­
душной системы отопления на
базе газовых воздухонагревате­
лей: малая инерционность сис­
темы (нагрев воздуха происхо­
дит за 20–40 минут), меньшие
сроки монтажа, возможность
объединения отопления, вен­
тиляции и кондиционирования
в одной системе, большая эф­
фективность и экономичность,
отсутствие даже возможности
«разморозки» системы.
23