Панельно-лучистые системы отопления и охлаждения зданий

В настоящее время все больший интерес специалистов вызывают энергоэффективные системы климатизации, в которых может использоваться низкотемпературный теплоноситель в режиме отопления и высокотемпературный холодоноситель в режиме охлаждения. Этому в том числе способствует развитие систем климатизации на базе теплонасосных установок. К таким системам относятся, в частности, системы панельно-лучистого отопления и охлаждения, которым был посвящен очередной вебинар АВОК. Полную запись вебинара можно скачать на сайте webinar.abok.ru в разделе «Прошедшие вебинары». Лектор Ольга Дмитриевна Третьякова, руководитель направления «Потолочное отопление и охлаждение» представительства «Цендер Груп Дойчланд ГмбХ», рассказала о самых популярных в России продуктах данного направления и новых разработках. В ходе вебинара было получено большое количество вопросов, ответы на некоторые из них читатели найдут в предлагаемом материале.

Каково основное применение панельно-лучистых систем (по статистике российских объектов)?

В России все начиналось с отопления производственных помещений, причем нам доставались сложные случаи (как из-за особенностей технологии, так и из-за особенностей самих систем отопления, например слишком низкой для обычных систем рабочей температуры теплоносителя).

Затем эти системы стали более известны и интересны, в первую очередь за счет их энергосберегающего потенциала. Потом данной технологией заинтересовались архитекторы, поскольку она дает им определенную свободу, среди объектов появились автосалоны. Затем была волна спортивных объектов по всей стране.

Сейчас примерно равные доли занимают производственные, складские, спортивные и общественные здания, разнообразные сервисные центры и ангары. В последнее время появляются также торговые центры, выставочные залы, оранжереи, конюшни, гаражи, кафе и рестораны, так что область применения постоянно расширяется.

Интересно, что и специалисты, и конечный потребитель видят преимущества данного типа систем и выбирают их снова и снова. Именно поэтому у нас много постоянных клиентов.

В чем отличия панельно-лучистых систем от лучистых систем, совмещенных с конструкциями здания?

Основное отличие, наверное, это низкая инерционность подвесных систем, возможность более быстрого реагирования на изменения температуры в помещении и наружной температуры, более быстрый переход системы из дежурного режима в рабочий.

Кроме того, использовать подвесные панельно-лучистые системы рекомендуется, если реконструкция системы отопления происходит без остановки производства – у нас было много таких случаев. Такие системы можно устанавливать на самой поздней стадии готовности объекта, причем их монтаж происходит значительно быстрее и проще.

Также подвесные потолочные отопительные панели можно использовать в системах с более высоким рабочим давлением и более высокой рабочей температурой, когда в этом есть необходимость (до 12 атм и +140 °С соответственно).

Какова минимальная и максимальная высота помещения при использовании потолочной панельно-лучистой системы отопления (в т. ч. в помещениях с постоянным пребыванием людей)?

Максимальная высота установки водяной панельно-лучистой системы зависит от теплопотерь помещения, параметров теплоносителя и свободной площади потолка, на которой можно разместить панели, которые при заданном температурном напоре обеспечат необходимую теплоотдачу. Поскольку воздух прозрачен для теплового излучения, панели эффективны на очень большой высоте. У нас есть объекты, где панели установлены на высоте более 20, 30 и даже 40 м.

Что касается минимальной высоты установки таких систем, необходимо помнить, что чем ниже вы устанавливаете панели и чем большую площадь потолка они занимают, тем более низкие параметры теплоносителя нужно принимать. Например, для высоты подвеса 2,5–3,0 м это примерно +35/+30. +45/+35 °С. Более подробную информацию об определении максимально допустимой температуры поверхности панелей в помещениях с постоянным пребыванием людей можно найти в разделе «Требования к комфортности тепловой обстановки в помещении при отоплении панелями» в рекомендациях АВОК «Системы отопления с потолочными подвесными излучающими панелями». Для практических нужд проектирования ограничения по максимальной температуре поверхности панели в зависимости от высоты установки панельно-лучистой системы представлены в нашей технической документации для каждой модели панелей.

Какие требования предъявляются к теплоносителю?

Параметры теплоносителя должны удовлетворять требованиям в отношении допустимых показателей pH (оптимальный 7–8), а также требованиям, приведенным в «Правилах технической эксплуатации электрических станций и сетей Российской Федерации», в том числе и в отношении содержания кислорода (не более 20 мкг/дм 3 ), жесткости и содержания железа.

Какое давление теплоносителя/холодоносителя выдерживают панели?

Это зависит от конкретной модели панелей, материалов и технологии производства, а также от выбранной техники соединения панелей и присоединительной арматуры. Диапазон по максимальной рабочей температуре от +50 до +140 °С, по максимальному рабочему давлению – от 4 до 12 атм. В любом случае можно выбрать подходящее решение.

Как осуществляется регулирование теплоотдачи панельных систем?

Поскольку теплоносителем является вода или водно-гликолевая смесь, регулирование теплоотдачи осуществляется точно так же, как и систем водяных радиаторов, – качественно и количественно.

Возможно ли применение панельно-лучистой потолочной системы отопления в качестве единственной системы отопления? К примеру, в загородном доме для круглогодичного проживания, в климатических условиях Московской области.

В основном водяные панельно-лучистые системы как раз и применяют в качестве единственной системы отопления. Для отопления загородного дома мы все-таки рекомендуем использовать радиаторы или систему «теплый пол», если систему планируют использовать только в режиме отопления. Применение потолочных панельно-лучистых систем в частных домах экономически оправданно только при использовании системы и в режиме охлаждения.

Какие параметры холодоносителя следует принимать для панельно-лучистой системы охлаждения?

«Холодные потолки» – это так называемая высокотемпературная – и, соответственно, энергоэффективная – система охлаждения. В Европе уже выработана методика проектирования таких систем. Она отличается от стандартной методики воздушного охлаждения. Температуру подающей магистрали принимают обычно +15. +16 °С, обратной +18. +19 °С, поэтому такие системы эффективны в комбинации с тепловыми насосами в режиме пассивного охлаждения, а также в системах с использованием грунтовых вод без доохлаждения. Расчетная температура также отличается от той, к которой мы привыкли, и составляет +25. +26 °С, а не +20. +22 °С. Лучистый теплообмен происходит более интенсивно, чем конвективный, и эффект отвода тепла от людей более сильный, поэтому при температуре +22 °С люди уже чувствуют дискомфорт, проще говоря, мерзнут.

Как решается вопрос предотвращения образования конденсата на охлажденных поверхностях?

Методика проектирования панельно-лучистого охлаждения всегда предусматривает предотвращение образования конденсата с помощью установки датчика точки росы на подающем трубопроводе. Когда датчик срабатывает, температура поверхности панелей увеличивается либо за счет снижения расхода холодоносителя, либо путем повышения его температуры за счет подмеса из обратного трубопровода.

Кроме того, когда проектируется система панельно-лучистого охлаждения, необходимо предусмотреть систему вентиляции с возможностью осушения воздуха. Тогда система будет работать более эффективно, а уровень комфорта будет выше.

Можно ли в качестве теплоносителя применять водно-гликолевые смеси?

Можно. Допустимо содержание гликоля до 50 %. Необходимо также скорректировать площадь панельно-лучистой системы с учетом уменьшения мощности системы. Соответственно, несколько отличаться будут и потери давления.

Лучистое отопление: недостатки и преимущества помощи мини-солнца

Выбор оптимального вида отопления — один из главных этапов любого строительства. Оно может быть различным: например, печным или котельным. При решении этой задачи учитывают многие факторы — доступность вида топлива, особенности дома — планировку, этажность, местность, где он будет располагаться, и толщину его стен. Однако прежде надо узнать, какие виды отопления бывают, познакомиться с относительно новыми технологиями. К ним с полным правом можно отнести лучистое отопление, поэтому перед выбором не помешает понять, что это такое, а также оценить недостатки и достоинства данной альтернативы.

Системы отопления по виду энергоносителя

Перед тем как приступать к вопросу о том, что такое лучистое отопление, нужно «пробежаться» по всем используемым системам. Их можно классифицировать по-разному, однако начать лучше с источника тепла, с вида топлива. Ассортимент в этом случае достаточно широк.

Газовые

Главное достоинство этого теплоносителя — его невысокая цена. Конечно, если вести речь о магистральном, а не сжиженном виде топливе. Но основе газа есть возможность реализовать любую схему отопления. Основной недостаток — большие затраты на присоединение к газопроводу, если он проходит относительно далеко от участка. Другой минус — необходимость согласования операции (и проекта системы отопления) с газовой службой.

Жидкотопливные

Эти рассматриваемые варианты энергоносителя — дизельное топливо, солярка либо легкие сорта мазута. Такие жидкотопливные системы также подходят для частного дома. Современное оборудование имеет достаточно высокий КПД, а автоматические системы делают управление простым, а расход топлива экономичным. Минусы есть: это сложность конструкции, поэтому дороговизна жидкотопливной горелки, высокая цена теплоносителя, необходимость его транспортировки, места для хранения.

Твердотопливные

В этом случае источниками тепла служат дрова, пеллеты или уголь. Этот вариант обычно рассматривают владельцы участков, на которые нет возможности провести газ, к тому же нередки перебои с электричеством. Современное оборудование, использующееся для автоматизации системы, дозирования топлива, серьезно упрощает ее эксплуатацию. Однако недостатки тоже существенны. Это цена, несравнимая со стоимостью газа, расходы на транспортировку, необходимость выделить помещение для хранения топлива.

Комбинированные

Это отопительные системы, в которых используют несколько видов топлива. Например, к газовому котлу и радиаторной водяной системе добавляют теплые полу, обогреваемые с помощью электричества, либо инфракрасные обогреватели. Возможны и другие варианты.

К этой же категории относится почти универсальное оборудование — многотопливные котлы, способные работать на 2-4 видах топлива. Плюс их — шанс бесперебойной, эффективной работы в любых условиях. Минус — высокая цена, которая растет пропорционально количеству продуктов в «рационе» агрегата, и такая же стоимость ремонта.

Нельзя не сказать об альтернативных системах, которые для обогрева помещений используют энергию солнца или ветра, тепло земли, естественных водоемов или воздуха. В некоторых случаях они могут функционировать почти автономно. Многих привлекает их экономичность и экологичность. Однако пока хозяев домов останавливает высокая цена оборудования, проектирования и монтажа. Ждать окупаемости таких систем приходится долго.

Отопление: способы передачи тепла

Основных разновидностей отопительных систем существует две. Это конвективное и лучистое (инфракрасное) отопление.

Конвективное

Конвективным считают любую отопительную систему, в которой передача тепловой энергии происходит благодаря естественному перемещению теплых и холодных воздушных масс. Нагретый воздух всегда поднимается вверх, холодный или остывший опускается вниз.

В этом и есть основной недостаток любого конвективного отопления: в помещении всегда большой перепад температур. У потолка всегда тепло, у поверхности пола — холодно. Этим «грешит» традиционная радиаторная система, однако еще больший «эффект-дефект» наблюдается при работе тепловентиляторов или тепловых пушек.

Лучистое

Альтернатива — инфракрасное, лучистое отопление. В этом случае тепло передается посредством излучения. Сравнить эту систему можно с мини-солнцем. Располагают отопительное оборудование над обогреваемой зоной, под ней, или сбоку, на стенах.

В роли теплоносителя в таких системах выступает вода, реже горячий воздух либо пар. Альтернатива — легкие электрические нагреватели, которые чаще монтируют в потолок. Большая часть отопительных приборов (конвекторы, радиаторы, теплые полы, стены) являются конвективно-лучистыми, то есть переносят тепло конвекцией и излучением, но соотношение этих способов отопления у них разное.

Лучистое отопление: его особенности

Прежде надо разобраться, как работает инфракрасный обогрев, какова его польза для организма.

Польза инфракрасного оборудования

Для понимания лучше сначала поближе познакомиться с «работой» его большого «брата». Солнце является источником электромагнитного излучения. Оно состоит из трех волн различной длины.

1. Видимый свет. С помощью призмы его можно расщепить на семь цветов, порядок которых всем известен со школьных времен (каждый охотник желает знать, где сидит фазан).
2. Ультрафиолетовые волны более короткие, их невозможно различить невооруженным глазом, потому что это излучение находится за пределами фиолетовой области спектра. Атмосфера земли УФ поглощает, а результатом воздействия этих волн на людей является загар.
3. Инфракрасное излучение — длинные волны, также невидимые для человека. Они находятся с другой стороны солнечного спектра, за красной областью. Люди воспринимают его как тепло.

Из-за широкого диапазона инфракрасного излучения его разделили на три диапазона — на ближний (он примыкает к видимому свету), средний и длинноволновый, или дальний. Если говорить о максимально полезном воздействии на человека, то идеалом оказывается та часть излучения, что находится ближе к среднему поддиапазону.

Длина «полезной» волны составляет 5-15 мкм. Такое излучение называют «лучами жизни». Причина — совпадение с частотами теплового излучения человека. Эти волны, повышающие иммунитет, успешно применяют для борьбы с различными заболеваниями. Именно в этом диапазоне работают лучистые обогреватели.

Полноценной системой лучистого отопления может считаться та, при работе которой около 75% теплоты передается помещению лучеиспусканием, а около 25% — конвекцией. Такое соотношения позволяет получить максимальный комфорт для человека.

Инфракрасное отопление будет нагревать поверхности (пол, мебель и т. д.), сосредотачивать тепло, необходимое человеку на конкретном участке комнаты. Эта система не будет распространять его в зоны, которым максимальный комфортный обогрев не нужен. В первую очередь, это касается потолка.

«Собственное солнце», по сути, является почти полным аналогом настоящего светила. Отличие одно: это отсутствие ультрафиолетового излучения, которое в больших дозах вредно для организма человека.

Области применения лучистого отопления

Эти системы используют для обустройства обогревательных систем в различных помещениях. Их можно увидеть:

• на дачах, в частных домах, квартирах, на балконах;
• в гаражах, теплицах, птичниках, на верандах, террасах;
• в ресторанах и кафе, в гостиницах, торговых павильонах;
• на производстве: в цехах, мастерских, на складах и в ангарах;
• в общественных зданиях: офисах, магазинах, школах, детских садах.

Лучистыми системами отопления нередко оборудуют медицинские центры, клиники, больницы, санаторно-курортные комплексы.

Лучистые нагреватели бывают пленочными (ПЛЭН) и панельными. Первый вид работает только от электричества. Второй вариант более универсален: помимо электроэнергии он позволяет использовать воду или газ. По понятным причинам газовые лучистые панели (ГЛО) походят для обогрева складов, производственных помещений, больших мастерских или ангаров. В квартирах и частных домах идеалом будут максимально безопасные электрические системы.

Выбор отопительного оборудования

Такие приборы можно размещать на потолке, полу или стенах. Решение владельцев дома зависит только от климата в местности. На Крайнем Севере рекомендуют устанавливать напольное лучистое отопление. Там, где климат жаркий, советуют монтировать потолочные конструкции сверху. В этом случае систему летом можно использовать в качестве кондиционера, пропуская по трубам холодную воду.

Лучистое отопление: недостатки или достоинства?

Отопительные системы постоянно совершенствуются, появляются новые виды. Первое доказательство прогресса — лучистое отопление, которое относится к новейшим технологиям.

Плюсы

О пользе таких систем для людей уже было написано, но это не единственное преимущество данного вида обогрева. В списке преимуществ:

1. Равномерный нагрев. Принцип действия лучистой технологии основан на передаче тепла всем предметам, находящимся в помещении. Они, нагреваясь, начинают передавать тепловую энергию в пространство — воздуху. Этот эффект называют «вторичным излучением».
2. Относительная простота монтажа любого вида лучистых обогревателей — безусловный плюс. Все крепежные элементы уже присутствуют в комплекте, поэтому дополнительных расходов владельцам не потребуется.
3. Удобство: есть возможность быстрой регулировки температуры, поддерживания низкотемпературного режима в том случае, если хозяева временно отсутствуют.
4. Низкая расчетная температура: достаточно нагреть теплоноситель до 40°, чтобы на выходе получить 35°. В морозы достаточно 45/40°.
5. Шанс монтажа оборудования в любой зоне: например, над кроватью, либо около нее.
6. Простое обслуживание инфракрасных электрических приборов.
7. Быстрый прогрев любого помещения.

Еще одно преимущество такого отопления — энергоэффективность. Считается, что системы лучистого нагрева в скором времени могут потеснить привычные радиаторы и традиционное климатическое оборудование. Причина — универсальность: данные приборы способны обеспечить не только обогрев, но и охлаждение.

Недостатки

Эффективность оборудования — достоинство, которое сразу превращается в недостаток, если речь заходит о лучистом отоплении в квартирах. Такое решение не совсем целесообразно. Причина — некоторые потери тепла. Поскольку прибор будет нагревать все поверхности, часть тепловой энергии будет неизбежно уходить в соседние помещения.

Конечно, эту проблему решит монтаж теплоизоляции, однако нужно учесть и еще один недостаток: это большие расходы. Вкупе с изоляционными материалами такой обогрев обойдется дороже обычных радиаторов отопления.

В небольшую «армию» минусов можно отнести цену таких приборов, однако вполне логично ожидать, что эффективность оборудования всегда требует каких-то жертв. Рано или поздно, но оно обязательно окупится.

Необходимость грамотного, точного расчета тоже крайне важна. В противном случае эффективной работы оборудования можно не дождаться. Поэтому перед покупкой нужна консультация со специалистом.

Системы инфракрасного отопления

Если размышлять о «идеальном идеале» лучистого обогрева, то им была и остается обычная массивная печь. В ней даже выпечка получается вкуснее, причина — инфракрасное излучение. Причем это факт, а не просто ощущение. Представителей современных систем лучистого отопления существует несколько. Это «теплые полы», пленочные лучистые обогреватели и излучающие панели — стеновые либо потолочные.

Системы «теплый пол»

Они отличаются как конструкцией, так и принципом отопления.

1. Конвективные системы. К ним относятся любое отопление, где теплоносителем выступает вода. Другие разновидности — кабельные или кабельные, уложенные в теплоизоляционные плиты, а также пленочные. Последние конструкции называют греющими матами. Это тонкие кабели, которые укладывают на сетчатую основу.
2. Лучевые, инфракрасные системы. Такое тепло вырабатывают два вида теплых полов. В пленочных полах полосы графита запаивают в пленку, изготовленную из полиэтера. Стержневые инфракрасные полы — маты, заполненные параллельными рядами карбоновых стержней. Соединены все элементы силовыми проводами.

Лучевые системы теплых полов имеют большое преимущество перед простыми конвективными конкурентами. В случае выхода из строя одного элемента обогрев будет продолжать работать. Но надо отметить, что эффективность потолочных панелей (пленок) выше, чем у напольных систем. Разница составляет примерно 15% (85 против 70). Причина — более выраженная конвекция напольного отопления.

Пленочные лучистые электронагреватели (ПЛЭН)

ПЛЭН считают самыми рациональными системами для обогрева любых помещений: как жилых, так и нежилых. Пленочные обогреватели могут стать основной или дополнительной системой. Чаще их располагают на потолке.

ПЛЭН состоит из двух слоев полимера. Между ними располагаются резисторы, отдающие лучистое тепло алюминиевой фольге. Стандартная ширина устройства составляет 300 мм, толщина — 1 мм. Максимальная температура нагрева — 450°.

Плюсы таких систем — компактность, практичность, относительная простота монтажа, так как крепежные элементы входят в любой комплект. Малое потребление электроэнергии — еще одно немаловажное достоинство пленочных обогревателей.

Стеновые панели

Эти обогревательные системы — закрытые модульные блоки, изготовленные из медных труб. Их толщина — 20-25 мм. Корпус делают из алюминия. В роли теплоносителя выступает горячая вода. Панель отопительного прибора служит не только в роли кожуха: труба, спрятанная в корпусе, способна отдать больше теплоты, чем та, что проложена открыто.

При температуре 40° лучевая теплопередача у данного оборудования составляет около 80%. Оставшиеся 20 процентов — передача конвективным способом. Перед монтажом модулей стены защищают фольгированным утеплителем. Панели фиксируют на стенах с помощью вертикальных либо горизонтальных штанг. Существуют встроенные модели панелей.

В этом случае медные змеевики крепят к стенам с помощью вертикальных либо горизонтальных направляющих. После завершения монтажа лучистое оборудование закрывают слоем штукатурки (35 мм), листами гипсокартона или другими стеновыми материалами. Кроме внешнего монтажа можно осуществить внутреннюю установку. В этом случае модульные блоки крепят на арматуру, а затем бетонируют.

Эффективность работы этой разновидности лучистой системы напрямую зависит от свободного пространства. Большое количество корпусной мебели по периметру стен располагать не рекомендуется.

Потолочные модели

Эти конструкции можно назвать «пионерами» лучистого обогрева, так как именно они появились раньше всех своих конкурентов. Объясняется их популярность просто: потолок располагается на максимальном расстоянии от жителей квартиры, а тем более — дома, где высота чаще превосходит параметры многоэтажек. По этой причине ничто не мешает нагреть их до относительно высоких температур без вреда для здоровья домочадцев.

Максимальная температура моделей для потолка зависит от его высоты. Оптимальным считается перепад 5-10° между температурой поверхности панели и воздуха в помещении. Такие лучевые панели не встраивают в потолок, поэтому монтаж их относительно прост, а обслуживать системы удобно.

Лучистое отопление постепенно становится все более популярным, так как эта альтернатива привычным для всех системам безопасна, практична, к тому же обеспечивает комфортные условия для людей.