14.08.2008. Cуществующие системы обогрева

Задачей любой системы обогрева является поддержание заданной температуры внутри помещения в то время, когда температура окружающей среды может значительно изменяться в зависимости от сезона и географического расположения. Для обеспечения заданного режима необходимо компенсировать потери тепла, возникающие вследствие разности температур, за счет подвода тепловой энергии.

Системы обогрева предназначены для компенсации всех видов тепловых потерь: как трансмиссионных (через элементы здания), так и вентиляционных (с притоком холодного воздуха снаружи и потерями теплого воздуха).

Существуют три основных вида обогревательных систем:

* передающие тепло излучением (инфракрасные системы);

* конвекционные;

* обогревающие подачей теплого воздуха.

1. Инфракрасные системы.

Тепловая энергия с поверхности обогревательного прибора передается в данном случае в виде теплового излучения поверхностям: полу, мебели, человеческому телу.

Что такое тепловое излучение?

Все вещества непрерывно излучают электромагнитные волны. Спектр излучения охватывает большой диапазон длин волн: от радиоволн длиной сотни метров до жесткого космического излучения с длиной волны 1012м. Тепловое (инфракрасное) излучение испускают тела в определенном диапазоне температур. Рисунок показывает место нахождения теплового излучения в электромагнитном спектре.

Как же происходит обмен энергией в системе состоящей из нескольких элементов?

Каждый из них в любой момент времени будет испускать собственное излучение и воспринимать излучение остальных элементов системы. Если система находится в термическом равновесии, т.е. все ее элементы имеют одинаковую температуру, то для каждого элемента поток воспринятого излучения будет равен потоку собственного излучения. Это означает, что короче длина волны и выше интенсивность излучения.

* Зональный и точечный обогрев.

При использовании инфракрасных нагревателей разные части одного и того же помещения (зоны) могут иметь отличающиеся температуры. Например, если рабочие места находятся на значительном удалении друг от друга, помещение в целом не должно иметь одинаковую температуру. Даже с точки зрения комфортноcти различные рабочие ситуации теплообмен между отдельными элементами будет отсутствовать. В том случае, если один из элементов обладает более высокой температурой, то поток излучения от него будет больше, чем возвращаемый ему от остальных элементов. При этом будет происходить теплообмен лучистой энергией от более нагретого к менее нагретому телу.

* Низкий температурный градиент.

При использовании традиционных конвективных систем обогрева мы сталкиваемся с тем фактом, что температура воздуха изменяется по высоте -система имеет высокий температурный градиент. Это означает, что при t=180C в зоне пребывания людей (0-2м от пола) температура на уровне 10м будет около 400C. Инфракрасные обогреватели позволяют избежать подобного нерационального распределения температуры, поскольку нагревают не воздух, а передают тепло поверхностям твердых предметов. При этом нет избыточного нагрева воздуха, происходит выравнивание температуры между полом и потолком, что позволяет обеспечить 15-40% энергосбережения.

* Минимум капитальных вложений.

Обустройство традиционных систем отопления зачастую требует значительных капитальных вложений (прокладка магистралей, разводка труб и так далее) и занимает много времени. Для монтажа системы электрообогрева на базе инфракрасного оборудования понадобится минимум времени и средств. В случае переезда вы легко снимите и заберете приборы с собой, чтобы установить их на новом месте.

* Ускоренный прогрев.

Инфракрасные обогреватели обеспечивают ускоренный по сравнению с традиционными системами прогрев помещения, 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 совместимы с любыми системами вентиляции, так как их работа не приводит к циркуляции потоков воздуха, способных повлиять на функционирование вентиляционных систем.

* Дополнительные источники тепла.

Там, где мощности существующей системы отопления недостаточно, инфракрасные обогреватели станут простым и

недорогим решением в качестве дополнительного источника тепла.

* Открытые площадки.

Инфракрасные обогреватели являются единственным средством для повышения температуры на открытых площадках и в помещениях с плохой теплоизоляцией. Спектр их применения чрезвычайно широк: от обогрева зрителей на стадионах и посетителей открытых кафе до использования их как антиобледенительных систем на лестничных маршах и въездных пандусах.

2. Конвекционные системы.

При данном способе передачи тепла происходит обогрев воздуха, проходящего вдоль горячих поверхностей радиаторов или конвекторов. При этом вследствие действия термических сил возникает восходящий поток. Подогретый воздух поднимается вверх и заменяется холодным, т.е. происходит процесс конвекции.

Если источник тепла расположен под окном, то потоки холодного воздуха из окон нейтрализуются поднимающимся потоком теплого воздуха.

Основная доля тепловой энергии с поверхности прибора конвективно передается воздуху, а остальная часть излучается в помещение. Поэтому градиент температуры у конвекторов составляет около 1,70C/м, что несколько ниже, чем у тепловентилято-ров (2,50C/м). Однако в высоких помещениях, обогреваемых конвекторами, желательно использовать потолочные вентиляторы для обеспечения оптимального распределения температуры и энергосбережения.

Конвективное тепло лучше всего подходит для покрытия трансмиссионных потерь в помещении с естественной вентиляцией. При наличии принудительной вентиляции вентиляционный агрегат должен иметь независимую систему обогрева поступающего воздуха.

* Защита от сквозняков.

Направленный вверх поток теплого воздуха препятствует образованию сквозняков из окон. Поэтому конвекторы обычно располагаются под окнами. Расположение приборов на нижней части стен требует, чтобы они были надежно закреплены и защищены от механических воздействий. Температура поверхности конвектора не должна быть чрезмерно высокой.

3. Обогрев с помощью подачи теплого воздуха.

При данном способе обогрева помещения тепловые потери компенсируются за счет добавления подогретого воздуха в объем помещения. Теплый воздух охлаждается в области внешних стен, и, следовательно, подаваемый теплый воздух должен иметь большую температуру, чем требуемая температура воздуха в помещении.

* Воздушные завесы.

Воздушные завесы предназначены для разделения зон с разной температурой по обе стороны открытых проемов рабочих окон, входных дверей и ворот. Это достигается выдувом высокоскоростного воздушного потока с образованием в створе дверного проема зоны повышенного давления. Завеса образует "невидимую дверь", не давая теплому воздуху выходить наружу и не впуская холодный воздух в помещение. Таким образом улучшается внутренний климат, исчезают сквозняки, исключается проникновение в помещение пыли и насекомых. В равной степени это относится к кондиционируемым помещениям и холодильным камерам.

Утечка воздуха через открытые двери зависит от трех факторов:

* разницы давлений внутри/снаружи;

* разницы температур внутри/снаружи;

* скорости ветра в дверном проеме.

Разница давлений между помещением и окружающей средой может быть компенсирована сбалансированной системой вентиляции.

Воздушная завеса создает барьер в открытом проеме двери, который предотвращает нежелательный расход воздуха. Скорость потока воздуха, создаваемого воздушной завесой, должна быть достаточно велика, чтобы воздух достигал пола. При этом часть воздуха выбрасывается на улицу, а основная часть выдувается в помещение. Холодный наружный воздух обтекает поток, создаваемый воздушной завесой, и выбрасывается на улицу, а теплый воздух остается внутри помещения.

Очень важно правильно выбрать тип воздушной завесы. Определяющими факторами являются высота установки и скорость потока.

* Тепловые вентиляторы.

Тепловые вентиляторы обеспечивают экономичный, практичный и быстрый обогрев комнат, складов, мастерских, цехов, конференцзалов и строительных площадок. Также они пригодны для целей осушки и вентиляции. Легко устанавливаются и могут использоваться как для полного обогрева помещения, так и для создания дополнительного тепла.

Продув воздушного потока через систему трубчатых нагревательных элементов обеспечивает эффективный теплосъем и большой прирост температуры.

Различают два типа тепловых вентиляторов:

* стационарные тепловые вентиляторы для постоянной установки и продолжительного использования;

* переносные тепловые вентиляторы для временного обогрева и создания персонального комфорта.

Стационарные тепловые вентиляторы зачастую представляют собой наиболее дешевый вид постоянного обогрева помещения. Они обладают очень высокой тепловой мощностью и легко устанавливаются. Автоматика встроена в аппарат, но также может поставляться в виде отдельных принадлежностей, таких, как прибор управления температурой (ночная температура и температура выходных дней) и внешний термостат.

* Системы воздушного обогрева.

Принцип действия современных систем воздушного отопления состоит в том, что в систему вентиляции вставляется нагревательный элемент, который и нагревает воздух. В качестве такого элемента обычно используют теплообменник, основным теплоносителем которого является вода или незамерзающие жидкости.

В настоящее время используются газовые воздухонагреватели, которые также встраиваются в систему вентиляции, но теплоносителем в которых является не вода, а непосредственно горящий природный газ (также в качестве топлива могут выступать пропан-бутановые смеси, масла и прочее горючее).

Эффективность данной системы состоит в том, что между нагревательным элементом и нагреваемой средой (воздухом в помещении) отсутствует промежуточный теплоноситель. Отсюда большая эффективность и другие достоинства воздушной системы отопления на базе газовых воздухонагревателей: малая инерционность системы (нагрев воздуха происходит за 20-40 минут), меньшие сроки монтажа, возможность объединения отопления, вентиляции и кондиционирования в одной системе, большая эффективность и экономичность, отсутствие даже возможности "разморозки" системы.