Процесс передачи тепла
С физической точки зрения, передача тепла одного физического тела другому называется теплопередачей. Передача осуществляется от горячего к более холодному телу при непосредственном контакте или через перегородку.
Процесс передачи тепла осуществляется до тех пор, пока уровни температуры тел не сравняются. Физики называют такое состояние термодинамическим равновесием. Соответствуя второму закону термодинамики, теплопередача происходит от горячего тела к холодному. Кстати, согласно этому закону осуществляется работа всех систем отопления.
Существуют три элементарных основных типа передачи тепла:
- Конвекция
- Тепловое излучение
- Теплопроводность
Однако в чистом виде они практически не встречаются, чаще в сочетании. В целом различают три вида теплопередачи:
- Теплопередача
- Конвективно-лучевой способ передачи тепла
- Теплоотдача
Принцип работы традиционных систем отопления
Традиционные системы отопления, это системы, использующие какое-либо топливо. На сегодняшний день, чаще используется газ, хотя встречается и твердое и жидкое топливо. Независимо от вида используемого топлива – принцип работы одинаков. При сгорании топлива происходит нагрев теплоносителя, затем он поступает в радиаторы, нагревая при этом помещения. Использование воды в традиционных система отопления дало название таким системам – водяные.
По всем известным законом физики теплый воздух устремлен вверх, а холодный, соответственно, вниз. Такое движение воздуха является ничем иным, как конвекцией. Холодный воздух создает холодные полы, которые приходится утеплять при помощи систем «теплых полов». В помещения с высокими потолками происходит долгий нагрев, вследствие расслоения воздуха.
Поднимаясь вверх, воздух создает сквозняк, при этом происходит увеличение потерь через крышу и стены. В этом случае происходит своеобразное «отопление улицы», а люди, которые находятся внизу, оказываются в холодной зоне воздуха.
Устройство традиционных водяных систем отопления
Основа водяной системы отопления – котел, обычно газовый. Нагреваясь в котле, вода поступает приборы-радиаторы, выполняющие функцию отопления. Для циркуляции воды устанавливают насос, при принудительной циркуляции. При естественной циркуляции можно обойтись без насоса.
Помимо основных устройств, в систему входит множество дополнительных, необходимых для правильного функционирования всей системы. Это расширительный бак, фитинги, воздушные клапаны и многое прочее.
В собственном доме необходимо дополнительное помещения, чтобы устроить в нем котельную, оборудовать вентиляцией и дымоходом, организовать систему подведения газа. Все это весьма затратно и сложно, поэтому для небольших домов, без подведенного газа, целесообразно использовать электрическую систему отопления.
Распространены для таких случаев водяные электрические котлы и всевозможные электрические обогреватели. Наиболее популярные – электрокамины, масляные радиаторы, тепловентиляторы с различными конструкциями. Принцип работы таких систем, такой же, который представлен и в водяных, а именно конвекционный, сначала происходит прогрев воздуха, за тем стен, мебели и людей. Но такая система не эффективна и затратна.
Инфракрасные отопительные приборы
Источник фото – сайт http://www.altaystroy.ru
На сегодняшний день выпускают огромное количество таких приборов, которые обеспечивают экономичный и рациональный обогрев в самых различных условиях. Рассмотрим принцип работы некоторых таких устройств.
Традиционные системы, с точки зрения природы, работают неправильно, нагревая сначала воздух, а затем все остальное. В природе все происходит иначе.
Природный источник тепла на Земле – Солнце. Обладая широким спектром, солнечные лучи, а вернее их инфракрасная составляющая нагревают Землю и все находящееся на ней, а затем от них происходит нагрев воздуха, тем самым создаются удобные условия для жизнедеятельности.
Именно по этому принципу работают обогреватели с инфракрасным излучением. Инфракрасные лучи абсолютно беспрепятственно проходят через воздух, достигая обогреваемых поверхностей и предметов.
Длина волн инфракрасного излучения находится в диапазонах 1*10-6…1*10-3 мкм. Уровень интенсивности излучения зависим от длины волны, лучи коротковолновые образовываются при температуре излучающего предмета свыше 750° по Цельсию. В зависимости от конструкции и области применения температура излучающего элемента может быть от 100 до 950°С.
Теплые полы
Пленочные полы представляют собой пленку, в структуре которой находятся нагревательные элементы. Подключение к сети осуществляется через терморегулятор.
В основе теплых полов лежит инфракрасное излучение, невидимое для человеческих глаз, зато ощущаемое телом. Проходя через воздух, лучи нагревают предметы в помещении, которые затем нагревают воздух. Человеческим телом энергия от лучей воспринимается как тепло.
Установка теплых полов возможна под любое напольное покрытие: ковролин, линолеум, ламинат, паркет, паркетная доска и др.
При укладке теплых полов нет необходимости заливать бетонную стяжку, при этом они безопасны и экологичны. А возможность локального обогрева дает возможность значительной экономии электрической энергии.
Следует отметить, что система теплых полов весьма надежна и долговечна.
При покупке теплого пола следует обратить внимание на прозрачность пленки, наличие нагревательных элементов, прощупать наличие медного проводника. В структуре не должно быть наслоения проводников друг на друга, а все контакты должны соприкасаться в один слой.
При раскладке теплого пола нужно помнить о максимальной длине отреза, который свой у каждого наминала мощности. Максимальную длину отреза можно пролить при помощи проводов, однако в этом случае лучше обратиться к квалифицированным электрикам.
Подвесные инфракрасные обогреватели
В помещения с высокими потолками, как было сказано ранее, традиционное водяное отопление – малоэффективно, из-за поднятия теплого воздуха вверх.
В помещениях с уровнем высоты потолков 2,5-3,6 метров эффективными будут являться низкотемпературные подвесные инфракрасные обогреватели с общей температурой излучателя в пределах 100-120°С.
Для достижения равномерности обогрева помещения и избегания появления, холодных и теплых зон необходимо обогревать помещение несколькими обогревателями, с суммарной мощностью равной тепловым потерям здания. При высоте потолков 4 и более метров, допустимо применение высокотемпературных подвесных инфракрасных обогревателей с общей температурой излучателя в пределах 200°С.
Принцип действия и конструкция данных обогревателей такова, что позволяет обогрев помещений с любой высотой потолков. А при обогреве больших помещений, типа ангаров, можно создать зональный обогрев, с целью экономии электрической энергии.
Низкотемпературный обогреватель – своеобразный металлический короб с заключенным в него нагревательным элементом. Излучающая поверхность подлежит обработке специальными материалами, которые обеспечивают максимальную интенсивность излучения. Коэффициент тепловой эмиссии у самых совершенных обогревателей достигает 90 %. Излучающую поверхность делают ребристой, что благоприятствует увеличению тепловой отдачи.
Высокотемпературные обогреватели имеют такое же строение, как и низкотемпературные. Тепло нагревательных элементов передается алюминиевому профилю, который покрыт специальной керамикой, что снижает уровень температуры излучающей поверхности благодаря повышению коэффициента эмиссии лучевого потока.
Корпус и нагревательный элемент между собой содержит высококачественный теплоизолятор, что обуславливаетсоответсвтие пожарной безопасности всего устройства в целом. Данная теплоизоляция свойственна и для низкотемпературных, и для высокотемпературных обогревателей.
Новинка рынка – теплоизлучающие зеркала. Отражающий слой является еще и элементом нагревания. Максимум температуры зеркал не превышает 75°С, поэтому они безопасны для окружающих. В ванне или сауне такие зеркала не запотевают, сохраняют естественную влажность помещения, при этом абсолютно экологичны.
Как показали исследования, излучение инфракрасного отопления полностью безопасны для человека, что подтверждают не только фирмы-производители, но и независимые экспертизы.
Система лучистого пленочного электронагревателя инфракрасного длинноволнового отопления ПЛЭН
ПЛЭН – нагревательный элемент, являющийся альтернативным источником обогрева. Предназначен для отопления любых помещений, с целью экономичного, высокоэффективного обогрева.
Помимо эффективности системы, она еще и абсолютно безопасна для человека, что подтверждено исследованиями и испытаниями. Кроме того, такие системы используются в общественных, детских и других учреждениях.
Системой ПЛЭН обеспечивается высокая динамика прогрева. Для достижения температуры в помещении до отметки 40°С, необходимо всего 10 минут. А если Вы живете в загородном доме и Вам необходимо теплое помещение к приезду, при помощи sms-сообщения можно управлять системой дистанционно.
Ко всему прочему, инфракрасное излучение, использующееся в ПЛЭН, оказывают благоприятное действие на человека, в силу того, что диапазон лучей лежит в спектре так называемых «Лучей Жизни».
Монтаж системы весьма прост, а в процессе эксплуатации Вы заметите весьма ощутимую экономию. К тому же система не нуждается в обслуживании.
Обогреватели-картины с инфракрасным излучением
В последнее время все большую популярность набирают картины-обогреватели, плинтуса, и панели. Состоят они из карбоновых нитей, которых немало, что позволяют не создавать перегрузки. Они абсолютно безопасны и долговечны. Срок из службы составляет около 10 лет и более.
Положительные стороны инфракрасных обогревателей
Тепло, создаваемое такими обогреватели, не уходит в потолок, не создает сквозняков и не поднимает пыль. Не происходит сжигание кислорода, сохраняется естественная влажность помещения. А электромагнитное излучение не выше, чем у бытовых приборов.
Практически сразу, после включения обогревателя, человек начинает ощущать тепло. При этом нет необходимости равномерного обогрева, можно обогреть зону, необходимую именно в этот момент.
Такие обогреватели мобильны и малогабаритны, что позволяет экономить полезную площадь и проводить быстрый монтаж/демонтаж.
Установить ИК обогреватели можно даже на открытой площади. К примеру, в летнем кафе, над столиками. При этом нет необходимости дорогостоящего оборудования, как в случае с традиционной системой отопления. К тому же, отпадает проблема размораживания труб при остановке системы. При повторном включении система начнет функционировать в обычном режиме.
При помощи терморегуляторов для ИК обогревателей возможно поддержание температуры практически в любых пределах, причем включать можно только обогрев некоторых зон.
По сравнению с конвекционными обогревателями инфракрасные устройства экономичнее на 20-25% и при этом, при использовании двухтарифной системы оплаты за электроэнергию, общая экономия может достичь показателя в 40-45%.
