Альтернативные варианты отопления дома: потолочный обогрев

Опубликовано 24 мая 2015 в 2:08

Среди существующего многообразия схем теплоснабжения особый интерес представляют альтернативные варианты, способные стать отличным дополнением традиционной системе или полностью заменить ее. И одним из них можно назвать потолочное отопление.

На сегодняшний день наиболее популярными и достаточно широко используемыми его способами являются:

• воздушный обогрев, при котором тепло, вырабатываемое различными источниками (котлами, печами, кондиционерами и т.п.), распределяется по помещениям посредством системы воздуховодов;

Рисунок 1 – Пример воздушного обогрева небольшого помещения

• отопление с использованием инфракрасных излучателей различных видов, работающих от электричества (обогреватели, лампы, пленочные конструкции) или на газе (горелки).

Рисунок 2 – Пример обогрева офисного помещения с помощью потолочного ИК обогревателя

Но существует и еще один вариант потолочного обогрева – система панельного водяного лучистого отопления, – уже завоевавшая популярность в странах Запада и пока осваивающая российский рынок, о котором пойдет речь ниже.

Конструктивные особенности водяных лучистых панелей

Прежде всего необходимо сказать, что рассматриваемая потолочная система сочетает в себе два вида обогрева: традиционного водяного и инфракрасного. Поэтому конструкция панелей, основных элементов схемы, достаточно сложна, массивна и габаритна.

Основными элементами таких изделий являются:

• система трубопроводов, – как правило, используются металлические трубы диаметром 18-28 мм; в них протекает теплоноситель (вода), подаваемый из обычной теплосети или нагреваемый автономными источниками тепла (электрическими, твердотопливными или газовыми котлами, тепловым насосом);
• корпусный инфракрасный излучатель, выполняемый из профилированного оцинкованного металла толщиной 0,5 мм (в технологические углубления монтируются нагревательные элементы); для усиления излучающей способности обращенная к помещению поверхность покрывается порошковой краской;
• защитный экран (верхняя часть панели, расположенная у потолка), представляющий собой конструкцию из изолирующего фольгированного слоя из минеральной ваты толщиной около 40 мм и профилированного листа из металла;
• монтажные принадлежности – элементы подвеса (цепи, тросы), крепежные детали (карабины, штанги).

Рисунок 3 – Общий вид водяной лучевой панели

Как правило, панели изготавливаются в модульных габаритах (обычно кратно 1000 мм), но в зависимости от проекта возможно исполнение и нестандартных размеров. При этом при достаточно большой длине изделий для упрочнения конструкции с внутренней стороны излучателя монтируются ребра жесткости из стали.

Следует иметь в виду, что указываемые производителями габариты соответствуют длине труб с учетом необходимых технологических выступов (60 мм) для соединения с коллектором, подающим трубопроводом или другими панелями. Например, в изделии длиной 3000 мм, аналогичный размер излучателя будет составлять 2880 мм.

Нужно отметить, что панели производятся с максимальной сборкой, т.е. полностью готовыми для соединения с коллектором посредством пресс-фитингов.

В случае необходимости создания системы из нескольких изделий, последние размещают параллельно на расстоянии 35 мм. Их можно закреплять общими крепежными деталями и подключать посредством общего коллектора.

Рисунок 4 – Схема создания потолочной системы из нескольких панелей

Рисунок 5 – Возможные схемы обвязки водных лучевых панелей

На сегодняшний день наиболее известными марками водяных лучистых панелей для потолочного отопления являются:

• «Теплопанель» (Россия);
• «Zehnder» (Германия);
• «MARK» (Нидерланды);
• «Fraccaro Waterstrip» (Италия);
• « Duck Strip» (Италия).

Особенности функционирования панелей водяного лучистого отопления

Главный принцип функционирования такой системы обогрева заключается в передаче тепла окружающим конструкциям и предметам (а не воздуху) излучением.

Как отмечалось выше, нагрев панелей, а именно излучающего элемента, осуществляется за счет энергии горячего теплоносителя, температура которого может варьироваться в диапазоне + 40°С…+ 120°С, подаваемого от основного источника тепла в трубы изделий. После того, как нижняя сторона потолочной панели нагреется, она начинает излучать инфракрасные волны. При этом тепло полностью идет вниз за счет эффективной теплоизоляции верхней части конструкции панели.

Рисунок 6 – Схема функционирования панелей потолочного отопления

В дальнейшем процесс прогрева помещения ничем не отличается от принципа использования обычных ИК приборов: находящиеся внизу и нагреваемые предметы, стены и пол, начинают излучать тепло вторично и посредством конвекции нагревать воздух.

Следует отметить, что потолочное отопление с помощью водяных лучевых панелей позволяет достичь комфортного и ровного микроклимата в помещении, сэкономив до 40 % энергии при аналогичных температурных режимах традиционного обогрева посредством радиаторов.

Рисунок 7 – Сравнительные параметры температурного режима различных отопительных схем а) традиционное радиаторное отопление; б) обогрев потолочными панелями

Необходимо сказать, что использование таких изделий позволяет не только обогревать дом в холодный период года, но и охлаждать его летом. Конечно, эффективность этого процесса не столь значительна, но, тем не менее, затраты на обслуживание и функционирование оборудования систем кондиционирования заметно снижаются.

Достоинства и недостатки потолочного отопления

Говоря о преимуществах рассматриваемого вида отопления, целесообразно сначала указать те из них, которые рассматривались выше, а именно:

• возможность не только обогрева, но и охлаждения помещений;
• обеспечение комфортного микроклимата;
• быстрый результат;
• экономичность (в т.ч. отсутствие потерь тепла, снижение эксплуатационных затрат).

Другими достоинствами являются:

• эффективный и быстрый обогрев больших пространств или помещений с высокими потолками (выше 4 м);
• эстетичность;
• максимальная экономия полезной площади;
• отсутствие шума, пыли, движения воздуха, сквозняков;
• возможность локального или зонального обогрева помещений;
• пожаробезопасность;
• быстрота монтажа;
• отсутствие потребности в обслуживании.
• Кроме того, производители гарантируют надежную безаварийную работу не менее 5 лет, но, как показывает опыт использования подобных панелей, срок эксплуатации не ограничен.

Среди недостатков можно назвать:

• ограничение области применения – особенности конструкции не позволяют использовать их в помещениях с низкими потолками;
• особые требования к несущим (в т.ч. потолочным) конструкциям;
• необходимость контроля качества монтажа.

Потолочные панели водяного лучистого отопления Zehnder ZIP Basic –

в ногу со временем

Потолочные панели водяного лучистого отопления Zehnder – простая и в то же время очень эффективная система отопления помещений большого объема. Удобство проектирования и монтажа, высокий потенциал энергосбережения, низкие затраты на эксплуатацию и комфорт – вот лишь некоторые из преимуществ панелей Zehnder, которые уже давно завоевали доверие российских специалистов.

Первые объекты с потолочными панелями Zehnder стали появляться в России в начале 2000-х годов. Сначала это были производственные здания с особыми запросами, связанными с особенностями технологии или необходимостью работы с низкотемпературной системой отопления, с которой водяные лучистые панели очень хорошо сочетаются.

Затем, когда системы потолочного отопления Zehnder становились все более известными, этой технологией заинтересовались архитекторы автосалонов, которым потолочные панели предоставляли определенную свободу творчества. Потом была волна спортивных объектов по всей стране, ключевыми факторами в выборе прибора отопления для которых стали освобождение пространства по периметру спортивной площадки, комфортный климат и энергоэффективность.

За прошедшие 15 лет объекты с водяными потолочными панелями Zehnder появились во всех регионах России. Опыт применения потолочных отопительных систем Zehnder поистине уникален – от больших городов до маленьких деревень, от самых западных границ нашей страны до Дальнего Востока и от Крайнего Севера до Северного Кавказа и Крыма, всего уже более 250 объектов.

Из всего многообразия моделей потолочных панелей Zehnder самым востребованным в России продуктом является Zehnder ZIP. Эта модель была разработана в 2000 году, и ее отличительными особенностями стали малый вес, значительно облегчавший транспортировку и монтаж панелей, полностью оцинкованная поверхность, позволившая применять ее в помещениях с повышенной влажностью, а также модульная конструкция, давшая возможность оперативно реагировать на изменения проекта.

Целью появления нового продукта, которым стал Zehnder ZIP, было создание более доступной по цене альтернативы классической модели Zehnder ZBN, производившейся с 1980 года.

Одним из параметров, которым компания Zehnder, в отличие от некоторых производителей, не стала поступаться в угоду удешевления своего продукта, стала ширина панели. Ширина модуля Zehnder ZIP составляет 320 мм.

Согласно европейским нормам EN 14037 ширина водяной потолочной панели лучистого отопления с температурой поверхности до 120 °C должна составлять не менее 300 мм.

При ширине прибора отопления менее 300 мм лучистая составляющая его тепловой мощности будет ниже 60 %, и такой прибор уже не будет соответствовать определению панели лучистого отопления.

Востребованность модели Zehnder ZIP на российском рынке стала одним из определяющих факторов, когда встал вопрос о разработке решения, отвечающего реалиям экономического кризиса, сильно сократившего бюджеты многих проектов. Таким решением стала специальная версия Zehnder ZIP, получившая название ZIP Basic. В этом продукте были сохранены все основные (базовые – Basic) элементы конструкции. Поэтому Zehnder ZIP Basic по всем своим техническим параметрам, таким как рабочая температура теплоносителя до 120 °С и рабочее давление до 6 бар, гидравлическое сопротивление и тепловая мощность, полностью соответствует стандартной модели Zehnder ZIP. Она изготавливается из тех же материалов и на том же заводе компании Zehnder в городе Лар региона Шварцвальд в Германии.

Что также немаловажно, сохранены и типоразмеры отдельных модулей, включая его ширину 320 мм, что позволило сохранить лучистую составляющую тепловой мощности панелей ZIP Basic без изменений.

При этом специалистам компании Zehnder удалось значительно снизить стоимость продукта за счет отказа от некоторых декоративных элементов, сокращения количества вариантов исполнений и унификации крепежных элементов.

Таким образом, на рынке России был представлен продукт традиционного для Zehnder высокого качества и с ценой, позволяющей вписаться в ограниченные бюджеты проектов.

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.