Инфракрасное отопление частного дома

Использование инфракрасного излучения в качестве источника тепла – современное решение обустройства обогрева жилища. В зарубежных странах способ получил широкое распространение уже давно, а теперь и в нашей стране набирает все большую популярность. Для того, чтобы грамотно оценить возможность реализации проекта инфракрасного отопления, необходимо разобраться в том, что оно из себя представляет, его виды, достоинства и недостатки.

Что это такое?

В природе волновой инфракрасный спектр излучает солнце. Благодаря теплу излучения существует все живое на планете. В бытовой системе отопления роль солнца выполняют инфракрасные установки.

Принцип действия искусственного нагревания не отличается от естественного. Подобно солнечным лучам, обогревающим земную поверхность, ИК-оборудование передает тепло предметам в помещении. Схема функционирования существенно отличается от других типов отопления. В таком цикле не нагретый воздух отдает часть температуры окружающим элементам, а, наоборот, нагретые тепловым излучением объекты передают тепло воздуху. В качестве обогревателей могут использоваться ИК-пленка для пола и потолка, нагревательные приборы и панели. Варианты систем и их особенности представлены ниже.

Виды ИК-обогрева

Потолочный вариант

На потолке жилого дома можно монтировать как инфракрасную пленку, так и панели в качестве элемента отопления. Во втором случае установка рекомендуется при высоте потолка не менее 3,5 м: излучаемое ими тепло может вызывать дискомфорт (например, при попадании на голову) и забирает площадь пространства. С другой стороны, панели легко можно демонтировать и переустановить в другой комнате или забрать с собой при переезде.

Для типового жилища, где высота потолка находится в диапазоне от 2,7 до 3,2 м, эргономичным решением является низкотемпературная инфракрасная пленка, поток лучей которой безопасен для жильцов. Нагревательным элементом в таком оборудовании выступает фольга из алюминия, обладающая свойствами резистивного экрана.

Встроенные термодатчики в потолочной системе позволят экономно расходовать электроэнергию и поддерживать комфортные тепловые условия. Принцип их работы незатейлив: при достижении необходимой температуры они подадут сигнал системе об отключении. Запуск отопления произойдет, когда датчик сигнализирует о снижении тепла ниже заданного уровня.

Газовый инфракрасный обогрев

Представляет собой интеграцию газового оборудования и тепловой энергии инфракрасного излучения. Система отопления состоит из смесительной камеры и керамической пластины. Газ и воздух смешиваются в камере, а затем нагреваются в пластине, являющейся излучателем ИК потока тепла.

Газовый ИК обогрев способствует быстрому увеличению температуры в помещении, что дает существенное превосходство в сильные морозы.

Отопление ИК-обогревателями

В основе инфракрасного обогревателя задействован трубчатый или спиральный нагревательный элемент. Типовая модель представляет собой прямоугольный прибор с металлическим корпусом, покрытый термоустойчивой эмалью. Помимо нагревательного элемента в обогревателе имеются термоизолятор, защитный экран, крепеж, индикаторы включения.

Российский рынок инфракрасных отопительных приборов обладает широким ассортиментом. Сегодня существуют различные варианты цветового исполнения, можно выбрать модель, подходящую по размерам, форме, весу и, конечно же, цене.

ИК-приборы применяются для полномасштабного и локального (точечного) отопления помещения. Это очень удобно, когда создать комфорт и тепло нужно на открытых пространствах дома: на террасе, в мастерской или кладовой.

Инфракрасный обогрев, как основной. Стоит ли?

ИК-отопление прекрасно интегрируется с традиционными системами отопления. Благодаря взаимодействию можно в любом помещение создать уютный уголок повышенной комфортности.

В быту ИК-обогрев очень удобен как резервный (вспомогательный или аварийный). Потери тепла при его эксплуатации минимальны и не превышают и 10%.

Инфракрасные нагревательные приборы отличаются от традиционных сородичей большей управляемостью. Это связано с отсутствием инертности, характерной для радиаторов, которым нужно время для нагревания и остывания. ИК-оборудование запускается мгновенно после подключения к электропитанию, также быстро тепловой поток утихает после отключения от электросети.

Использование системы в качестве основной со встроенными регуляторами тепла (термодатчиками) может существенно снизить потребление электроэнергии. Но здесь очень важно осуществить грамотный расчет оборудования и правильно произвести его монтаж. Большое значение имеют общие характеристики здания, уровня его утепленности в совокупности с технологическими свойствами устанавливаемых ИК-приборов.

Если здание достаточно большое, с высокими потолками, с участками значительных потерь тепла (продуваемыми зонами) инфракрасное отопление частного дома станет единственным подходящим вариантом. Но подобные характеристики больше присущи сооружениям не жилого, а производственного значения. Если локальный обогрев на отдельных участках владения обойдется недорого, то использование ИК-отопления в качестве единственного источника тепла может запросто разорить хозяев в процессе эксплуатации.

С точки зрения рациональности, разумнее комплексный подход к обогреву жилища: основное отопление традиционным способом и в дополнение осуществление ИК-обогрева локально.

Расчет проекта ИК-отопления

Точный и качественный расчет при проектировке системы отопления способен произвести только специалист. Но приблизительные цифры для инфракрасного отопления можно получить и самостоятельно. Значение в этом деле имеют следующие показатели величин:

• совокупная мощность для отопления помещения в целом;
• плотность мощности (ее необходимое количество на один квадратный метр)
• градус комфортности (приемлемый для жильцов температурный режим).

В расчете обязательно принимают участие показатели теплоизоляции. Для непрофессиональных вычислений можно ориентироваться по собственным ощущениям.

Возьмем небольшой коттедж площадью 200м2, хозяева которого чувствуют себя комфортно при 19 0 С. Дом построен из силикатного кирпича, установлены стеклопакеты. Потеря тепла в жилище средняя, ему достаточно плотности мощности 100 Вт/м2. Суммарная мощность для его обогрева составит 2000Вт. Следует иметь в виду, что при среднем значении теплопотери эту величину необходимо умножить на понижающий коэффициент 0,85: при инфракрасном отоплении температура ощущается выше на 3-4 градуса.

Важное значение имеет высота и место установки нагревательного прибора. Если владельцы приняли решение об их расположении на стене на высоте 2,5м от пола, то он сможет обогреть 8 квадратных метров площади. В потолочном варианте монтажа на трехметровой высоте объем отапливаемых метров увеличился бы до 24, что существенно снижает количество приборов отопления в проекте.

От высокоточных расчетов зависит уровень тепла и затрат на электричество, и лучше всего доверить эту работу специалистам.

Преимущества и недостатки ИК-обогрева

Обогрев дома с помощью инфракрасного отопления обладает превосходными потребительскими свойствами:

• прямой нагрев и его высокая скорость. Передает напрямую скорость окружающим предметам сразу после подключения к сети;
• относительная экономичность. Работает от розетки 220V, оснащается термодатчиком, передающем сигнал включения при остывании температуры и отключения после установления комфортного режима;
• возможность обогрева отдельных локальных зон и открытых участков. Незаменимое свойство при обеспечении теплом веранд и террас открытого типа. Позволяет создавать теплые участки в отдельных помещениях (в спальне, в детской);
• продолжительность срока службы. Простота конструкции и принципа функционирования длительное время сохраняют жизненный функционал приборов. Кроме того, ИК-обогреватели с легкостью поддаются ремонту;
• экологичность и безопасность. В работе ИК-оборудования отсутствуют шумы, вибрации, выделение продуктов горения, масляных паров и других побочных явлений, присущих традиционным радиаторам. Не сжигает кислород и не сушит воздух;
• простота и вариантность монтажа. Не требует высокой квалификации рабочих рук и больших усилий;
• возможность удаленного управления посредством смартфона, ПК, дистанционного пульта;

Негатив в отношении инфракрасного отопления дома в большинстве случаев надуман. Среди недостатков очевидны:

• высокая стоимость оборудования (относительно приборов другого типа);
• быстрое остывание нагревательного оборудования. Масляный радиатор продолжит отдавать тепло некоторое время после отключения, ИК-оборудование охладится моментально.
• Прямая зависимость от электричества

Ряд отрицательных качеств связан с ошибочными расчетами мощности в процессе проектирования, неправильным размещением приборов. Негатив в отношении ИК-оборудования в большинстве случаев надуман и является не более, чем мифом.

Инфракрасное отопление или газ?

Приведу несколько плюсов инфракрасного отопления. В первую очередь приборы очень быстро нагреваются, так же быстро нагревая предметы. Еще они не сушат воздух, что важно в зимнее время. Воздух нормальной влажности значит меньше простуд. Монтаж намного проще, чем для газовой системы, его можно и самому провести. Если в сети есть перепады напряжения, для ИК отопления это не страшно.

Главный минус – большие счета на свет. Я бы сказал очень большие. Когда мороз держится в районе -5…-6 градусов, то нагорает 55 кВт в сутки, при более суровых условиях (-25) счетчик накручивает примерно 80 кВт в сутки. Температура в комнатах была около +20 град. Если сравнивать с центральным отоплением, то будет все-таки дешевле.

Оборудование тоже не из дешевых. В 2011 году я для дома в 120 квадратов потратил почти 50 тыс. рублей.

Если разбирать по мелким недочетам, то это:

— треск обогревательных приборов;

— неприятный запах (но он быстро проходит).

Если брать ИК обогреватели, то их мощность должна быть 300-500 Вт. Лучше взять несколько устройств с малой мощностью и равномерно их распределить по потолку. Я на одном форуме видел смешной показатель КПД для этих установок – 100%, что в принципе нереально. На деле же выходит совсем по-другому.

Слышали что-то про ПЛЭН (пленочные энергонагреватели)? Судя по отзывам в интернете, это просто идеальная система для отопления. Обещают энергосбережение, экологичность, практичность и пожаробезопасность. С последним утверждением, пожалуй, соглашусь. На них хоть ведро воды вылей, ничего не станется. А вот другие аспекты вызывают сомнения.

Монтаж дорогой, за свет тоже потом расплачиваться устанете. Газом все-таки дешевле будет. Поставьте нормальный котел, привлеките грамотных парней, которые сделают систему отопления и будет все нормально. Счета за газ все же будут не такими баснословными. Будь у вас однокомнатная квартирка, ИК установки или тот же ПЛЭН был бы выгодным. А для больших площадей они не очень.

Топить электричеством – все равно, что жечь ассигнации. Серьезно, газовое отопление самое актуальное. Сейчас делают безопасные котлы, которые хороши во всех смыслах. Они сами контролируют свою работу, включаются и выключаются по мере достижения определенной температуры. Еще они достаточно экономичны, ну уж точно меньше затянут, чем инфракрасные приборы. Электроотопление – самый последний вариант, который надо реализовать, если отпадает газ, твердотопливник и дизель.

Не соглашусь с Тоиком. В некоторых случаях лучше все-таки топить электричеством. Вот у меня маленькая однокомнатная квартирка, которая выходит на южную сторону. Летом конечно жарища, но зимой отлично. Купил один инфракрасный обогреватель, так включаю его только на ночь. А если проводить газ, так это слишком много денег и мороки. По сравнению с моими знакомыми я плачу за коммуналку где-то на треть меньше.

Я бы тоже отдал своё предпочтение отоплению газом. Если установлен хороший газовый котёл в квартире, то Зимой; во первых у Вас в квартире тепло, а во вторых, ежемесячная плата за газ не очень и большая. А инфракрасным отоплением большое помещение не натопишь. Да и за электричество придётся отдавать каждый месяц солидную сумму.

Воздушное отопление или водяное

Однажды на одном представительном архитектурно-строительном форуме, проводившемся в Нижнем Новгороде, я подошел к стенду, где были представлены геотермальные тепловые насосы. Разговорившись с руководителем этой компании, я задал ему вопрос о преимуществах теплового насоса по сравнению с воздушным отоплением, хотя отдавал себе отчет, что вопрос провокационный.

Но большой знаток и того, и другого привел мне массу аргументов в свою пользу. В чем же провокационность вопроса? А это то же самое что спросить: «Что в автомобиле лучше – мотор или трансмиссия?». Это несравнимые вещи. Мотор вырабатывает энергию, а трансмиссия доводит эту энергию до колес. Так же и тепловой насос вырабатывает тепловую энергию, а система водяных труб и радиаторов или воздушных доводчиков с вентиляторами, система теплых полов, или воздушная система (как система централизованной обработки воздуха с системой воздуховодов по дому) доводит это тепло до конечного потребителя.

Транспортная система, как правило, не зависит от генератора тепла. Ей без разницы теплогенератор – это газовый котел, дизельный или дровяной, солнечный коллектор или тепловой насос. Разница только в температуре теплоносителя (воды), который выдает теплогенератор. Если теплогенератор выдает температуру +35ºС, то площадь теплообменника для нагрева воздуха должна быть большой, следовательно, транспорт – это теплые полы. Если температура теплоносителя более +50ºС, то транспортом может служить система водяных труб и радиаторов, система теплых полов, или система воздушного отопления.

Конечно, есть воздухонагреватели, которые не имеют промежуточного теплоносителя (воды). Топливо сгорает в теплообменнике, который обдувается потоком воздуха. Кроме того, есть тепловые насосы «воздух-воздух», а в этом случае воздушному отоплению, как транспортной системе, альтернативы нет.

Вопрос, какой теплогенератор лучше, решать надо в каждом конкретном случае.

Имеется природный газ — тогда газовый отопительный котел. Есть электричество, но нет газа, значит нагрев воздуха электричеством и инфракрасные обогреватели. Ничего нет – солнечные коллекторы, солнечные батареи, тепловые насосы и т.д.

А вот какая транспортная система лучше для доставки тепловой энергии в отапливаемые помещения дома, попробуем разобраться.

Если большое количество тепла необходимо передать на большие расстояния, то конечно же в качестве теплоносителя целесообразно использовать воду. Если же эти расстояния очень большие, то лучше использовать электричество, преобразуя его в конечном итоге в тепло. А если небольшое количество тепла нужно передать в пределах небольшого дома, то можно использовать как воду, так и воздух или электричество.

На протяжении многих лет в прессе, Интернете, на различных выставках и форумах идет спор: какой вид отопления (как транспорт) в доме лучше – водяной, воздушный или инфракрасный. Такой спор – это спор «по понятиям». Если инфракрасный способ хотя бы интуитивно понятен (есть устройство, которое создает электромагнитное поле, наиболее интенсивное в инфракрасном диапазоне) то, чем отличается «водяной» способ от «воздушного» многие спорщики не догадываются. Давайте попытаемся разобраться.

Из школьного курса физики мы знаем, что температура предмета – это мера средней амплитуды колебания молекул в этом теле. «Раскачать» молекулы можно двумя способами – воздействовать на них электромагнитным излучением или передать эту энергию от контактирующих с данным телом предметов или из окружающей среды (к примеру, из воздуха). Таким образом, есть только два принципиально разных способа отопления домов – это нагрев воздуха в доме какими-либо приборами и инфракрасные обогреватели. Причем, инфракрасники нагревают кроме всего прочего предметы и строительные конструкции, а они, в свою очередь, нагревают воздух.

Так, о чем спор?

Конечно, можно ещё говорить о подогреве кресел, матрасов и одеял, как о способе отопления. Но наша тема – это отопление дома целиком, а не одной частной спины.

Так чем отличается «водяной» способ отопления от «воздушного»? На самом деле оба этих вида отоплений по сути являются воздушными, поскольку для них конечной целью является нагрев воздуха.

Отличие же между ними заключается в количестве используемых воздухонагревательных устройств и способе доставки тепловой энергии в помещения дома для нагрева воздуха.

Так, в системе водяного отопления используется большое количество воздухонагревательных устройств – радиаторов (до нескольких радиаторов на комнату), при этом в качестве транспортной системы доставки тепловой энергии от водонагревательного котла до каждого радиатора используется система разведенных по дому водяных труб. При воздушном отоплении используется, как правило, один воздухонагреватель, установленный в техническом помещении дома, а в жилые комнаты через систему воздуховодов поступает уже нагретый воздух, в связи с чем не требуются установки воздухонагревателей в каждой комнате. Таким образом, и в том и другом случае используются воздухонагреватели (при водяном варианте их много, а при воздушном — один) и транспортная система доставки тепловой энергии в помещения дома (при водяном варианте – это система водяных труб, а при воздушном – система воздуховодов).

Очевидно, что из-за различной теплоемкости воды и воздуха, система воздуховодов более громоздка, чем система водяных труб, но этот недостаток с лихвой окупается получаемыми преимуществами, а это, в первую очередь, возможность с минимальными затратами в комплексе решить задачу создания комфортного микроклимата в доме, т.е. централизованно обеспечить наряду с отоплением также и вентиляцию, кондиционирование, очистку, увлажнение воздуха.

Конечно, при отсутствии финансовых ограничений все это можно обеспечить и при водяном отоплении с помощью дополнительной установки системы вентиляции (например, приточно-вытяжной с сетью воздуховодов), а также комнатных сплит-кондиционеров и увлажнителей, но зачем платить в 2 раза больше? И все же, вне зависимости от способа отопления свежий воздух в доме необходим.

Интересно, а сколько мы тратим на вентиляцию (нагрев свежего воздуха)?

Уже не один десяток лет президент НП «АВОК» (ассоциация инженеров в области отопления, вентиляции и кондиционирования) Ю.А. Табунщиков в своих статьях отмечает, что в наших домах более 60% затрат на отопление приходятся на вентиляцию, а в энергосберегающих домах – до 75%. т. е. мы сжигаем топливо для того, чтобы нагреть улицу?

Это связано с тем, что у нас долгое время государство дотировало цены на энергоносители для населения. А на Западе – энергосберегающие технологии. Как говорится, за что боролись… Так давайте разберёмся, как сэкономить на комплексе «отопление-вентиляция». Если водяные радиаторы, электроконвекторы, тепловентиляторы, дровяные отопительные печи – это, по сути, устройства для нагрева воздуха, то может быть надо ввести ещё какой-то признак, по которому системы отопления можно было бы квалифицировать? Наиболее логичным, в этом случае, выглядит разделение по способу циркуляции воздуха в доме – естественный (конвекционный) или принудительный (с помощью вентилятора).

Кстати, 60% на вентиляцию закладывают проектировщики систем с естественной циркуляцией воздуха и естественной приточно-вытяжной вентиляцией. Форточки – приточная вентиляция и дырка в крыше – вытяжная. Чем не яранга? Расчеты подтверждаются практикой и отражены в существующих СНиПах. Но в мире разработаны более экономичные способы отопления-вентиляции и связаны они с принудительным движением воздуха.

Один из вариантов – установить приточно-вытяжную установку с рекуперацией тепла и влажности, развести по дому систему подающих и вытяжных воздуховодов. По вытяжным (возвратным) воздуховодам «отработанный» воздух возвращается в рекуператор, подогревает (или охлаждает) приточный воздух и выбрасывается в атмосферу. Поступающий воздух очищается, подогревается (или охлаждается) до температуры, которая позволяет компенсировать теплопотери (или теплоизбытки) здания. Полная сменяемость воздуха происходит за час-полтора, а при необходимости и быстрее. Фактически это так называемая прямоточная система. Эта схема широко используется в странах Западной Европы для отопления жилищ. В России такая схема используется в общественных зданиях (офисах, торговых центрах и т. д.), где требуется высокая кратность воздухообмена. Но для жилых домов это разорительно.

Климат в России существенно более холодный, чем в Западной Европе. Но можно поступить и по-другому.

По системе возвратных воздуховодов внутренний воздух дома подать в центр обработки воздуха, а в нем – нужно подогрели, нужно охладили, подмешали нужное количество свежего воздуха, очистили от пыли и других загрязнителей, увлажнили или подсушили и подали подготовленный «коктейль» в дом по системе подающих воздуховодов.

В отличие от прямоточной системы, где весь воздух свежий, в такой системе свежего воздуха подмешивается всего 10%-15%, а остальной воздух берётся из самого дома. Кратность прохода воздуха через центр обработки 2,5-3,5 раза в час. Такой способ обработки воздуха является стандартом в Северной Америке (США, Канада). Причем приточно-вытяжной воздух системы вентиляции предварительно проходит через рекуператор. Кстати, за час подмес свежего воздуха по стандартам США и Канады составляет только 30%. Такого количества свежего воздуха достаточно для комфортного проживания людей в частном доме. Полувековой опыт эксплуатации таких систем доказал, что этот способ применим к любым климатическим условиям и позволяет в 1,5 раза экономить энергоресурсы по сравнению с конвекционными системами и более экономичный, чем прямоточные системы. Именно за централизованной обработкой воздуха и закрепился сейчас в обиходе термин «воздушное отопление», хотя в СП 60.13330.2016 «Отопление, вентиляция, кондиционирование» это называется «кондиционированием воздуха».

Возникает вопрос, почему «воздушное» отопление экономичнее, чем отопление с естественной циркуляцией воздуха («водяное», печное, электрическое и т. д.)?

Во-первых, централизация обработки воздуха позволяет существенно сократить приток свежего воздуха за счет выравнивания качества воздуха во всем объёме дома. Не важно, где в какой момент находятся обитатели дома – все на кухне или разбрелись по спальням. Качество воздуха во всем доме одинаковое. А это в свою очередь снижает затраты на увлажнение и нагрев приточного воздуха. Окна и форточки открываются только для того, чтобы их помыть, а не для проветривания.

Во-вторых, температура во всем объеме дома практически не отличается. Нет холодных полов и горячих потолков, что характерно для систем радиаторного отопления. Мало того, принудительная циркуляция позволяет создать в доме постоянное движение воздуха, а это создает больший комфорт не только для нахождения в доме человека, но и благотворно влияет на предметы в доме и строительные конструкции. В частности, отсутствие застойных зон не позволяет развиться различным грибкам и плесени. Но скорость движения воздуха настолько мала, что не ощущается как сквозняк. Исключение составляет зона непосредственно перед подающей решеткой.

А что по капитальным затратам?

Первоначальные затраты только на систему воздушного отопления плюс вентиляция для дома в 200 м² в 1,5 раза ниже, чем система «водяного» отопления плюс грамотная система вентиляции. А для домов в 400 м² – «воздушка» более чем в два раза дешевле «водянки». Так что строящим свой дом, следует хорошо подумать, какую систему отопления в нем предусмотреть, а также посчитать стоимость первоначальных затрат на ее установку и стоимость затрат на отопление дома.