Сравнительный анализ систем инфракрасного (лучистого) отопления и традиционного .

Сравнительный анализ систем инфракрасного (лучистого) отопления и традиционного воздушного отопления:

ЛУЧИСТОЕ ОТОПЛЕНИЕ — это вид отопления, основанный на принципе теплового излучения. Тепловое излучение – это переход тепла от тела с более высокой температурой к телу с более низкой температурой. Количество переданного тепла зависит от природы двух тел, от их взаимного расположения, от температуры их поверхностей и т.д. Между двумя телами с различной температурой не находящихся в непосредственном контакте происходит взаимный тепловой обмен до тех пор, пока их температура не сравняется. Наиболее ярким примером передачи тепла от одного тела другому с помощью излучения представляют собой Солнце и Земля: тепло, излучаемое Солнцем, проходящее через космический вакуум и атмосферу, достигает поверхности Земли именно в результате эффекта излучения. Излучающее тело отдает свою энергию в виде тепла, вследствие чего его температура уменьшается; и наоборот, если поверхность какого-нибудь тела подвергается тепловому излучению, то тело, поглощая энергию, увеличивает свою температуру.

В традиционных системах отопления (воздушные системы с горячим воздухом) случается, что температура воздуха в районе потолка заметно выше, чем в районе пола, так как более теплый воздух поднимается вверх, что ведет к неравномерности распределения температуры по высоте и непроизводительным потерям тепла в районе кровли. Это заставляет проектировщиков увеличивать мощность установки в зависимости от высоты помещения.

В установках лучистого отопления вследствие направленного излучения в нижнюю зону помещения и передачи тепла непосредственно обогреваемым поверхностям, а не воздуху отсутствует необходимость приращения мощности установки в расчете на высоту помещения. Отсутствие застоя теплого воздуха в районе кровли способствует уменьшению теплопотерь помещения и созданию более комфортных условий для помещения. Кроме этого, в помещениях отапливаемых приборами лучистого отопления температура воздуха может быть немного ниже традиционно расчетной, в то время как поверхности стен и оборудования имеют температуру выше, что в целом дает то же ощущение комфорта для людей в помещении.

Системы лучистого отопления не нуждаются в промежуточном материальном теплоносителе, здесь осуществляется прямой нагрев. В то время как в традиционных воздушных системах происходит двухступенчатый нагрев теплоносителя, что влияет на величину КПД установки.

Все это позволяет значительно сократить мощность отопительной установки, поскольку расчетные теплопотери практически являются эквивалентом требуемой мощности.

В качестве иллюстрации эффективности и энергосбережения лучистых систем может быть рассмотрен пример теплотехнического расчета и сравнения тепловых нагрузок при лучистом отоплении и при использовании традиционного конвективного отопления.

Из данной таблицы наглядно видно, что кроме экономии топлива за сезон порядка 60% за счет снижения требуемой нагрузки для системы отопления происходит значительная экономия денежных средств за отопительный сезон. Проиллюстрируем это на данном примере:

Заказчик: ООО «А-Мега»
Город: Константиновка

1. Данные по объекту: Производственные помещения

Отопительный период, сут

Расчетная температура наружного воздуха °С (Tн)

Расчетная температура внутреннего воздуха °С (Tв)

Температура воздуха при системе лучистого отопления °С

Температура воздуха при системе традиционного воздушного отопления °С

Число рабочих смен

Данные по проекту:

Высота в коньке

Площадь окон, м 2

Площадь ворот, м 2

Площадь остекления кровли, м 2

2. Теплопотери при системе лучистого отопления

Итого с инфильтрацией 20%

Инерционность системы 2%

С коэфф. 0,86(Ккал/Вт)

3. Теплопотери при системе традиционного воздушного отопления

Итого с инфильтрацией 20%

Инерционность системы 15%

Приращение на высоту помещения Qх(h-4)х2,5%

С коэфф. 0,86(Ккал/Вт)

4. Сравнительный анализ расхода топлива для двух систем отопления

Qtot — расчетная нагрузка системы отопления, Ккал

Tmed.Z— средняя температура отопительного периода, °С

n — время работы системы отопления в сутки, час

Z — продолжительность отопительного периода, сутки

Hi — низшая теплота сгорания топлива (метана), Ккал/м 3

Qz— фактическая нагрузка системы отопления, Ккал
Qz = Qtot·(Tв-Tmed.Z)/(Tв-Tн)

Рtot — расход топлива за отопительный период, м 3 /год
Рtot = Qz·n·Z/Hi

Экономия топлива, м 3 /год

Сезонная фактическая нагрузка для традиционной системы отопления, Гкал

При стоимости 1 Гкал — 120 грн. затраты на отопление за сезон при традиционном отоплении составят, грн.

При стоимости газа 400 грн. за 1000м3 затраты на отопление за сезон при лучистом отоплении составят, грн.

Экономия денежных средств при лучистом отоплении, раз.

* Расход газа при применении системы лучистого отопления определен для условий постоянной работы всех приборов. В случае неодновременности работы приборов или обогрева отдельных зон расход газа существенно уменьшится, соответственно выше будет показатель энергосбережения.

** Инерционность системы принимается: для лучистого отопления 0% -при трехсменной работе; 2%-при двухсменной работе; 4%-при односменной работе; для конвективного отопления 12%-при трехсменной работе; 15%-при двухсменной работе; 25%-при односменной работе.

В дополнение ко всему вышесказанному, можно определить следующие преимущества систем лучистого инфракрасного отопления:

• Температура воздуха ниже за счет эффекта обогрева только поверхностей, а не объема воздуха, при котором количество затрачиваемой энергии меньше, чем при обогреве объема.
• Отсутствует движение воздуха и пылей, образующихся при различных технологических процессах, за счет чего улучшаются условия комфортности в помещении. В противоположность этому при системах воздушного отопления движение воздуха создает большие трудности как с точки зрения постоянной циркуляции воздуха и сквозняков, так и с точки зрения присутствия во взвешенном состоянии различных вредных для здоровья частиц;
• Тепло направлено непосредственно в нижнюю зону помещения, поэтому поверхностями с самой высокой температурой являются пол и технологическое оборудование; по этой причине установки лучистого отопления широко применяются в помещениях большой высоты. В традиционных системах воздушного отопления неоднородность (слоистость) воздушной массы и большие теплопотери через кровлю и верхнюю часть наружных стен являются причиной большего расхода тепла.
• Система лучистого отопления требует меньшего времени для приведения ее в рабочий режим, за счет этого эксплуатационные расходы ниже, чем для традиционной конвекционной системы.
• Обогрев поверхностей, а не объемов воздуха позволяет обогревать отдельные зоны или рабочие места без необходимости обогревать целиком все помещение, давая возможность поддерживать различную температуру в различных зонах, что невозможно в системах конвекционного обогрева.
• Отпадает необходимость строительства котельных и прокладки теплотрасс;
• Отсутствие постоянного обслуживающего персонала;
• Минимальные потери тепла;
• Быстрый монтаж, демонтаж, перенос приборов (от 2-х дней до 2-х недель);
• Исключается замерзание системы (отсутствие воды);
• Быстрый прогрев помещений (15-30 минут);
• Равномерное распределение тепла по помещению;

Системы лучистого инфракрасного отопления используются для:

• Отопления промышленных и сельскохозяйственных зданий и сооружений;
• Отопление открытых и полуоткрытых площадок различного назначения;
• В различных технологических процессах (сушка, термообработка и т.д.);
• Отопление помещений, функционирующих относительно короткое время (спортивные манежи, теннисные корты, частично защищенные от ветра монтажные участки, спортивные трибуны, террасы, кафе и т.д.)
• Излучатели подвешиваются к потолку (высота подвески от 6 до 35м), не занимая полезной площади, а их незначительный вес не нарушает статику строительных конструкций;
• Системы лучистого отопления позволяют программировать дневной, ночной или недельный режим поддержания необходимой температуры;

Выгода — покупатель получает прибыль от использования систем лучистого отопления:

• По капиталовложениям (отказ от строительства котельной);
• По эксплуатационным расходам в 6-8 раз;
• По удобству обслуживания — техническое обслуживание 1 раз в месяц и профилактическое обслуживание 1 раз в год;
• Надежность элементной базы;
• Многофункциональность эксплуатации лучистых обогревателей;
• Малая инерционность 15-30 минут;

Исходя из всего вышесказанного, можно с уверенностью утверждать, что по всем показателям системы инфракрасного лучистого отопления являются наиболее перспективным способом решения проблемы эффективного обогрева цехов промышленных предприятий, складов, ангаров, железнодорожных депо, ремонтных и др. предприятий

Изучаем особенности инфракрасного отопления

Греть воду и прогонять ее по трубам или ставить масляные радиаторы — не самые эффективные решения для обогрева. В ряде случаев уместно использовать инфракрасное отопление дома. В частности, когда газа либо вообще нет, либо цена на него очень высокая. Эффективность и экономичность — главные преимущества этого типа отопления.

Принцип работы

Наше Солнце излучает инфракрасные волны в разном спектре — ближнем, среднем и дальнем. Самым эффективным и безопасным считается излучение с длиной волны 8–14 мкм. Он используется при производстве оборудования для инфракрасного отопления дома. По сути, данные обогреватели представляют собой небольшое солнце, которое работает от электричества. В отличие от обычных радиаторов (масляных или электрических), они не прогревают воздух — излучение нагревает только предметы, на которое попадает, а эти самые предметы становятся источником тепла. Именно от них нагревается воздух в комнате, поэтому в зоне работы оборудования поверхности всегда теплее, чем в других участках помещения.

Плюсы

Если сравнивать с традиционными способами отопления с использованием конвекторов и масляных радиаторов, то рассматриваемые инфракрасные панели имеют ряд преимуществ:

• Быстрый нагрев. При включении оборудования температура в зоне его действия повышается спустя 1–2 минуты. Это обусловлено тем, что лучи не рассеиваются в воздухе, а достигают своего прямого места назначения с небольшими потерями.
• Тихая работа и экологичность — работа оборудования не издает никаких звуков и вибраций. В процессе нагрева не выделяются вредные вещества, которые могли бы навредить проживающим. Также пленочное инфракрасное отопление в меньшей степени сушит воздух, так как нагрев происходит не от раскаленных поверхностей радиатора, а от теплых предметов мебели, стен, полов.
• Широкое применение — данные системы можно использовать не только в доме, но и производственных помещениях, гаражах, подсобках, на улице.
• Эффективный прогрев воздуха. Обычные радиаторы нагревают воздух, который поднимается вверх, охлаждается и опускается вниз. В результате у ног всегда температура ниже, чем у потолка, что не совсем правильно. Инфракрасные обогреватели направляют лучи сверху вниз, в результате чего греется пол и предметы мебели внизу — от них исходит тепло, поэтому температура воздуха снизу будет приблизительно равной температуре вверху. Также конвекционные потоки (циркуляция воздуха) ощутимо слабее.
• В отличие от обычных электрических конвекторов, инфракрасные системы не сжигают кислород и не пересушивают воздух.

Можно долго говорить о преимуществах данных систем.

Универсальность, польза для здоровья, безопасность

Никто не мешает комбинировать инфракрасные батареи отопления с обычными радиаторами — они могут дополнять друг друга. При минимальных усилиях можно реализовать «теплый остров» в доме, установив 2–3 простых обогревателя, которые будут направлены на кухонный уголок, например, или на диван. Часто их устанавливают в беседках на улицах или в верандах. Это позволит сидеть на свежем воздухе даже в относительно холодную погоду.

Установка инфракрасных обогревателей исключительно проста — их можно поставить на специальную ножку, повесить на стену или прикрепить к перекрытию. Они подключаются к розетке и сразу готовы к работе.

Считается, что инфракрасные системы отопления более полезны для здоровья человека. «Солнечные лучи», попадая на кожу человека, проникают внутрь и разогревают кровеносные сосуды, из-за чего тепло быстро распространяется по телу. Впрочем, нередко ведутся споры о том, что инфракрасные обогреватели вредны для здоровья, что неверно. Согласно исследованиям японских ученых, эти приборы служат в качестве профилактики от многих заболеваний.

Минусы

Не только положительными качествами обладает данное оборудование. Есть и недостатки:

• Точечное действие обогревателя. Если он работает в одном месте, то тепло будет именно там, в остальных участках помещения температура ниже.
• С учетом того, что лучи то обогревателя проходят сквозь воздух и греют предметы мебели и вещи, на которые попадают, не исключено появление запаха пластмассы. Это возможно, если обогреватель направлен на кресло, на котором лежит пульт от телевизора.
• Эстетика в ряде случаев страдает. Не всегда переносные или даже пленочные обогреватели эстетически вписываются в интерьер.
• Высокая цена самого оборудования.

Учитывая то, сколько потребляет инфракрасный обогреватель (в зависимости от мощности, потребление достигает 0.5–1.5 кВт×ч или 50–200 Вт×ч/м²), то назвать его энергоэффективным нельзя. Эти приборы по объему потребления энергии почти не отличаются от обычных масляных радиаторов или конвекторов. Достичь эффективности можно, утеплив помещение и установив теплоотражающие экраны, но это возможно и с обычными радиаторами.

Разновидности

Существует три типа инфракрасных обогревателей: пленочные, панельные, стационарные. Между ними есть конструктивные особенности. Стационарные — самые простые. Это отдельные приборы, которые устанавливаются на ножке (или крепятся к стене) и подключаются в свободную розетку. Их можно направить на диван, а затем перенести и включить в другую розетку.

Пленочные и панельные мобильными не являются. Последние могут устанавливаться в потолок, на стену, а пленочные — на потолок или в пол. Каждый вид имеет свои особенности.

Панельные

При организации инфракрасного отопления частного дома или квартиры чаще применяются панели, реже – пленки. Плоское панельное оборудование позволяет сохранить площадь помещения, так как не предполагает изменение высоты комнаты. Это актуальное решение для комнат с невысокими стенами.

1. Нагревательного элемента — ТЭНа. Он выполняется из одного из трех материалов: кварц, керамика, вольфрам.
2. Специальной панели, которая принимает тепло и передает его объектам в помещении.
3. Изоляции с тыльной стороны. Она отражает тепловые волны с задней стороны прибора и исключает теплопотери.
4. Корпуса.

Инфракрасные панели могут встраиваться в потолок или висеть. Более популярными и эстетичными являются встраиваемые. В данном случае речь идет про инфракрасное гипсокартонное отопление со специальной теплоизоляцией и графитовой нитью. Их также встраивают в стены по периметру комнаты. Каждая панель обладает мощностью в 150–200 Вт в среднем.

Пленочные

Этот тип обогревателей идеально подходит для организации теплого уголка где-нибудь на лоджии или на веранде. Его применяют для зонального обогрева, хотя никто не мешает обклеить «теплыми пленками» квартиру по всей площади.

В пленочном инфракрасном отоплении основной материал — тонкий слой графита, который наносится на пленку из термопласта. Вместо графита может использоваться карбоновая нить — при нагревании она создает тепловой поток. Отметим, что пленочные обогреватели создают единую цельную систему, но состоит она из отдельных модулей. Если какой — то участок выходит из строя, то заменить его новым без нарушения целостности несложно.

Данные панели не обладают высокой мощностью, поэтому их эффективность невысокая. По этой причине их применяют для локального нагрева и редко устанавливают по всему периметру квартиры.

Опасность применения и вред

Люди, которые выбирают систему отопления, хотят знать, вредны ли инфракрасные обогреватели. Если человек заснул на пляже, то он может «спалить» свою кожу, у него повысится температура и даже возможен серьезный ожог. То же самое и с инфракрасными обогревателями — если панель или мобильное оборудование направлено на диван, то дремать на этом диване опасно для здоровья (человек может перегреться).

Самый большой вред инфракрасного отопления — пересушивание кожи. При длительном контакте кожи с инфракрасными лучами влага на теле человека испаряется, а ее пополнение осуществляется не сразу. В исключительно редких случаях это чревато ожогом (сон под включенным обогревателем), но чаще всего у людей просто пересыхает кожа.

Также есть информация о том, инфракрасные волны каким-то образом влияют на белок, содержащийся в коже, а при длительном воздействии такой обогреватель вредит глазам: страдает в первую очередь сетчатка, во вторую — хрусталик. Иногда появление и развитие у людей катаракты связывают с инфракрасным отоплением, хотя все это не доказано и едва ли является правдой. Подобный вред может быть нанесен только при очень высокой мощности обогревателя и длительном пребывании человека под волнами.

Подключение

Несложно догадаться, как подключить инфракрасный обогреватель — он работает от сети 220–230 В, поэтому самый простой и очевидный способ — воткнуть его в розетку. По крайней мере, мобильные модели подключают именно к розеткам.

Панели или пленочные системы подключаются друг к другу параллельно, затем подводятся к терморегулятору (панели управления), после чего провод (фазу, ноль и заземление) тянут напрямую к автомату, находящемуся в распределительном щитке. Это позволяет миновать всю проводку, заведенную в квартиру или дом. Чаще всего на обогрев квартиры «вешают» отдельный автомат, который срабатывает при большой нагрузке или коротком замыкании. Остальная разводка в квартире подключается к другому автомату. Это позволяет правильно распределить нагрузки, образующиеся в процессе работы инфракрасных обогревателей. Если «повесить» мощную систему отопления на существующую квартирную разводку, то при одновременной работе системы отопления и, например, электрической духовки, кондиционера или утюга, возможны перегрузки. В редких случаях это привод к пожару, хотя чаще всего срабатывают автоматы.

Впрочем, для реализации уютного теплого уголка с небольшим количеством панелей суммарной мощностью до 2 кВт возможно подключение инфракрасного обогревателя к розетке, то есть общей электрической разводке в доме.

Лучшие модели

Разные производители в Европе и России выпускают оборудование для обогрева дома. В данном рейтинге инфракрасных обогревателей отобраны лучшие модели, собравшие положительные отзывы покупателей.

1 место — Ballu BIH-AP4-0.8-W

Стоимость данной модели — в районе 3000 рублей. Этот обогреватель предназначен для отопления площади 16 квадратных метров, подключается к системе 220/230 В и устанавливается на рекомендуемой высоте в 2.4–3.5 метра, его мощность — 800 Вт.

По отзывам узнаем, что это эффективная и качественная модель, которая прогревает помещение достаточно быстро. В комплекте идут прочные кронштейны — с их помощью прибор можно поворачивать. В основном данная модель используется как дополнительный источник обогрева в каком-либо помещении, но также подойдет для гаража и для установки на улице — влагозащищенный корпус не даст дождю его испортить.

2 место — Almac ИК5

Эта инфракрасная батарея отопления обладает меньшей мощностью в 500 Вт. Она эффективно отапливает 10 квадратных метров, поэтому в единичном экземпляре используется как дополнительный источник тепла. Впрочем, три подобных модели легко справятся с отоплением большой гостиной или зала.

Судя по отзывам, устройство эффективно справляется со своей задачей, легко крепится к стене или подвешивается на потолок, просто регулируется — днем достаточно установить 23 градуса, ночью — 20. Единственный недостаток — сложность подключения. И хотя в инструкции указано, как установить инфракрасный обогреватель, в комплекте не идут провода и терморегулятор, поэтому без соответствующих знаний и опыта его не подключить — придется звать специалиста, но на это можно закрыть глаза, с учетом низкой цены в районе 2500 рублей.

3 место — Пион Thermo Glass П-10 (7000 рублей)

Модель — от российского производителя «Пион», ставшим популярным на российском рынке. Мощность – 1000 Вт, площадь обогрева — 20 м². Подключается устройство через обычную розетку 220/230 В, оснащен электронным управлением, термостатом, что позволит точно регулировать мощность — температуру нагрева. Также он получил защиту от перегрева, что обеспечивает минимальную безопасность и повышает срок его службы. Предусмотрена установка инфракрасного обогревателя на потолок — на высоту 2.3–3.5 метра.

По отзывам модель эффективна: быстро нагревает окружающие предметы, работает бесшумно и обеспечивает мягкое и приятное тепло. Это преимущество, так как некоторые модели греют агрессивно.

Недостаток — комплектация и высокая цена. Модель ощутимо дороже аналогичных обогревателей, а в комплекте не идет никаких кабелей. Также за устройством нужно ухаживать — если систематически не протирать с него пыль, то со временем появляется запах гари.

На рынке также представлено много некачественной продукции с обозначением «CE». В одном случае это обозначает «Conformite Europeenne», в другом — «China Export». Старайтесь выбирать надежное оборудование, так как отопительные приборы в доме всегда несут определенную опасность.

Заключение

Инфракрасные обогреватели — это действительно эффективные и надежные приборы, которые просты в монтаже и обслуживании, управлении. При установке в стену, пол или потолок они не занимают ценное пространство, выглядят стильно. К тому же, современные модели могут быть выполнены в виде картины, что еще один плюс по сравнению с традиционными радиаторами.

Видео по теме