Лучистое тепло жилища

Каких только способов обогрева помещения ни выдумало человечество за свою историю в попытках сделать его более удобным и экономичным! Печи, паровое отопление, газовое, тепловентиляторы, масляные обогреватели, тёплые полы..... И вот теперь — инфракрасное отопление.

Наука не стоит на месте — изобретаются новые конструкции нагревателей, применяются новые материалы. Но иногда, чтобы получить искомое качество, стоит вспомнить «хорошо забытое старое», и применить его на современном уровне, а ещё лучше — обратиться к природе и изучить, как всё происходит там.

Ещё в 1905 году российский изобретатель В. Яхимович впервые предложил систему лучистого (инфракрасного) отопления помещений. К сожалению, тогда, сто лет назад, из-за конструктивных ограничений установки практического применения она не получила, хотя и была одобрена Русским техническим обществом. Позже, в 40-х годах, в СССР эта система была доработана, и начато внедрение лучистого отопления. Проведение экономических расчётов и серьёзных санитарно-гигиенических исследований доказало, что лучистое длинноволновое отопление является самым здоровым для человека: при установке в операционных и палатах больные быстрее идут на поправку, в школах у детей повышается успеваемость. Ну, а в своём современном виде ИК-отопление пришло к нам из Скандинавии, где оно успешно используется уже несколько десятилетий.

Способы теплообмена

Прежде чем говорить о самих инфракрасных обогревательных приборах, обратимся к учебнику физики и разберёмся в принципах их действия. Учёные выделяют три основных способа теплообмена: конвективный теплообмен, теплообмен контактный (теплопроводность) и лучистый теплообмен — с помощью излучения.

Конвективным способом работает в основном «классическая» отопительная техника: радиаторы, печи, конвекторы, тепловые пушки. Они нагревают воздух вокруг себя, а он затем нагревает окружающие предметы вокруг: пол, стены, столы....

Совет

Выбирая прибор для инфракрасного отопления, определитесь, в какое время года вы будете его использовать. Если расчёт только на межсезонье (весна-осень), то можно взять обогреватель вдвое меньшей мощности. Если же вы планируете его работу и на зиму, то нужно определиться, будете ли вы приезжать в свой дом периодически или жить постоянно. Во втором случае скорость нагрева не так важна, а в первом — следует предусмотреть запас мощности, чтобы после включения отопления оно могло быстро прогреть помещение.

Контактный теплообмен в качестве основного способа при обогреве помещений практически не применяется, т. к. для его использования необходим непосредственный контакт нагревателя с нагреваемым телом, а к каждому предмету нагреватель не поставишь. Однако без этого способа теплообмена не обойтись — он участвует в работе практически каждого нагревательного прибора при передаче тепла внутри него от одних элементов конструкции к другим. Наиболее явно задействуют этот принцип системы тёплого пола. К этому же типу теплопередачи относится электроодеяло и тому подобные приборы.

Отопление с помощью излучения осуществляет небольшая группа отопительных аппаратов. Это так называемое лучистое или инфракрасное отопление, являющееся предметом нашего разговора. Оно называется так потому, что за нагрев отвечают инфракрасные волны, которые и являются в природе основным переносчиком тепла.

Не стоит пугаться выражения «инфракрасное излучение», ведь все тела его излучают. Даже холодное тело непрерывно обменивается с другими телами тепловой энергией. Не исключение и человек — его можно назвать инфракрасным обогревателем мощностью в 100 Вт.

Инфракрасные волны

Инфракрасные волны в природе встречаются повсеместно. Ярким примером может служить Солнце, лучи которого рассеиваются по поверхности Земли и нагревают её. Полный инфракрасный спектр — достаточно широкий и делится на три участка: короткие волны (наиболее интенсивные), средние волны (обладают промежуточными свойствами) и длинные волны (самые «мягкие»). Они несколько отличаются по своим свойствам и влиянию на человека.

Солнце излучает электромагнитные волны в широком диапазоне частот, но большая часть его мощности приходится на коротковолновый участок инфракрасного спектра. Проникающая способность у коротких волн довольно большая, эти лучи могут проникать в тело на глубину до 10 см. Впрочем, страшного в этом ничего нет, т. к. организм человека адаптировался к этому воздействию — люди испокон веков проводили весь день на солнце. Более того, недостаток солнечных лучей негативно влияет на здоровье (это относится и к видимому свету, и ультрафиолету, и к инфракрасному участку спектра), поэтому людям, много находящимся в закрытых помещениях (например офисным работникам) необходимо этот недостаток восполнять. Хотя чрезмерная интенсивность солнечных лучей приводит к перегреву, поэтому в жаркий солнечный день медики всё-таки советуют закрывать голову.

Спектральный состав лучей (как естественного, так и искусственного происхождения) и допустимые уровни интенсивности довольно хорошо изучены наукой. Применительно к отоплению жилых помещений параметры обогревателей нормируются соответствующими СНиПами. Так, например, короткие инфракрасные волны применяются в основном в промышленности (допустим, при сушке древесины), а для отопления помещений (т. е. для длительного использования в человеческом жилище) лучше подойдут длинноволновые приборы. Они благотворно влияют на организм, а их проникающая способность невелика — около 1 мм вглубь человеческого тела, т. е. они полностью поглощаются в коже находящимися там специальными рецепторами, аккумулирующими тепло.

Принцип действия инфракрасных длинноволновых обогревателей (ИКО) кардинально отличается от классической схемы нагрева помещения конвекторными приборами — уходят промежуточные теплоносители. Например, при традиционном способе обогрева комнаты радиаторными батареями сначала нагревательный элемент котла (например ТЭН) греет воду, затем она, распространяясь по трубам, нагревает батареи, которые в свою очередь нагревают воздух помещения, который в конечном итоге отдаёт тепло предметам: полу, стенам. Понятно, что при таком количестве промежуточных звеньев эффективность обогрева сильно снижается. Насколько эффективнее было бы, если бы удалось передавать тепло от ТЭНа непосредственно к предметам. На первый взгляд это кажется фантастикой, но, оказывается, именно так работают инфракрасные обогреватели — нагревая предметы сразу, без всяких «посредников»: ТЭН нагревает излучатель, от которого тепло, минуя воздух (не взаимодействуя с ним), переходит на предметы. Одновременно увеличивается и скорость обогрева. Например, с +50С за 30–40 минут температура в комнате повышается до вполне комфортной (+220С).

Виды инфракрасных обогревателей

Существуют различные виды инфракрасных обогревателей. Они различаются по частотам излучения, конструкции, способу размещения в помещении, внешнему виду.

По способу размещения выделяют три вида обогревателей: потолочный, настенный и напольный. Последние два вида обеспечивают локальный обогрев и неэффективны для обогрева помещения в целом. Для отопления всей комнаты обогреватель должен быть потолочным, тогда лучи, подобно Солнцу в зените, нагревают пол и все предметы сверху вниз. Нагрев помещения при этом проходит гораздо качественнее, чем при локальном обогреве, когда лучи идут параллельно полу (подобно косым лучам Солнца). Т. е. главной нагреваемой поверхностью при потолочном расположении инфракрасных обогревателей является пол, а не стены (как происходит в случае настенного/напольного расположения) или воздух (у конвекторных приборов). Оказывается, для ощущения человеком тепла и комфорта в помещении важно, чтобы поверхности всех предметов (в том числе и пола) были хорошо прогреты, а температура воздуха здесь второстепенна; в этом случае даже прохладный воздух не доставит дискомфорта. И наоборот, воздух может быть тёплым, но вам будет зябко, если рядом находится холодный подоконник или стена.

На практике при использовании ИКО воздух на уровне головы человека будет на 2–3 0С прохладнее, чем у пола, т. е. будет свежо, но тепло. При этом самый тёплый воздух сосредоточится у пола, а под потолком — самый прохладный, что даёт дополнительную экономию и одновременно позволит решить извечную проблему классического отопления «вверху жарко, снизу холодно».

Преимущества ИКО

Достоинства инфракрасных потолочных обогревателей хорошо видны в сравнении с другими видами отопления помещений. Остановимся на этих преимуществах поподробнее.

ИКО отличается экономичностью по сравнению с другими отопительными приборами. Лучшие модели имеют потребление всего 35–50 Вт мощности на обогрев 1 м2 помещения (для сравнения: электроконвектор потребляет 100–120 Вт). При этом поддержание температуры происходит автоматически: терморегулятор сам «решает», когда включить и выключить обогреватель, не допуская перенагрева воздуха. Обычно в зимний период обогреватель работает до 20 минут в час, что является наиболее экономичным режимом для него: быстро прогрев поверхности, он отключается, а тепло распространяется дальше по помещению и переизлучается поверхностями. Получается, что тепло исходит уже не только от точечного источника (самого обогревателя), но и от всех окружающих предметов в помещении (объёмный обогрев).

Инфракрасный обогреватель терпимо относится к отключениям электроэнергии и даже длительное время способен сохранять тепло, что очень важно для сельской местности, где перебои с подачей электроэнергии происходят очень часто. Аккумулированное в конструкциях здания тепло в холодную зиму может держаться до 12 часов. Документально зафиксированный пример: в 50-х годах в Воронежской области произошло вынужденное отключение электричества в родильном доме, оснащённом ИКО. На улице было около ?300С, за 9 часов отсутствия электричества температура в помещениях упала всего на 1,50С, и пациентки с новорождёнными малышами не только не пострадали, они даже не почувствовали дискомфорта. В этом отличие ИКО от конвективных приборов, тепло от которых содержится в воздухе и быстро улетучивается, стоит вам открыть форточку, чтобы проветрить комнату или выключить отопление.

Таким образом, при использовании инфракрасных обогревателей не происходит лишних теплопотерь и сохраняется качество воздуха. Нужно отметить, что возможность проветривать помещения (без риска существенно понизить окружающую температуру) является важнейшим фактором гигиены. Во многом именно поэтому в оборудованных ИКО палатах больные быстрее поправляются, а у работников интеллектуального труда (особенно творческого) повышается качество работы.

Традиционные средства отопления влияют на влажность воздуха: он становится сухим и раздражает слизистые, приводит к эффекту сухих рук. Обычно эта проблема решается дополнительной покупкой увлажнителя воздуха или эконом-вариантом — развешиванием влажных полотенец по периметру комнаты. Инфракрасные же обогреватели удаляют избыточную влажность, но при этом не сушат воздух. А ещё они уничтожают среду для появления грибка, так характерного для климата Северо-Запада. Конечно, если грибок уже завёлся, то только установкой инфракрасного обогревателя избавиться от него будет трудно, но ИКО послужит подспорьем в избавлении от нежеланного гостя и предотвратит его повторное появление.

Совет

При выборе конкретной модели обогревателя советуем узнать побольше о производителе, уточнить срок гарантии на продукцию, проверить гигиенический сертификат, осмотреть сам прибор на предмет качества сборки, оценить упаковку и аксессуары, как косвенные признаки добросовестности производителя. Не стесняйтесь задавать вопросы. Хорошо, если продавец может просто и грамотно объяснить, как работает лучистое отопление, в чём его преимущества, откуда берется экономия электроэнергии.

Не все знают, что «тёплый пол» не может применяться как основное средство обогрева, т. к. в зимнее время пришлось бы выставлять терморегулятор на очень высокие температуры, чтобы прогреть помещение, а это противоречит санитарным нормам (превышение допустимой температуры пола ведёт к перегреву ног). Тепловентиляторы и большинство конвекторов также не могут быть единственным источником отопления в холодное время года, т. к. при длительной работе без отключения (более 2 часов) они сильно сушат воздух и сжигают кислород, что сказывается на самочувствии человека. ИКО способен использоваться круглый год в качестве основного отопления.

Экономичен и эффективен

Большинство домовладельцев, закрывая дачный сезон, отключают электроэнергию, запирают ставни-окна-двери и уезжают. Возвращение весной, зачастую, бывает грустным: дом выморожен, сырые постели, холодно и неуютно. Инфакрасные обогреватели помогают изменить существующее положение вещей. Их можно спокойно оставлять без присмотра, т. к. они пожаробезопасны. Скажем, вы можете уехать на зиму и оставить инфракрасный обогреватель включённым на поддержание минимальной температуры +50С, чтобы предохранить дом от вымораживания (в этом режиме энергопотребление минимально).

Применение ИКО экономически эффективно — они обходятся в 3–5 раз дешевле, чем затраты на традиционное отопление (котел + батареи + трубы + фитинги + антифриз + монтаж квалифицированным сантехником + устранение возможных аварий, протечек). При установке инфракрасных обогревателей, кроме самих обогревателей и терморегуляторов, приобретённых у поставщика, необходимо только докупить нужное количество электрического кабеля и всё — останется только установить оборудование. Стоимость комплекта для дома среднего размера — около 50 тыс. рублей. Эти вложения окупятся менее, чем за два года только за счёт экономии электроэнергии по сравнению с затратами на эксплуатацию традиционных систем.

Процесс установки очень прост: требуется всего лишь прикрутить обогреватель к потолку на несколько саморезов и подвести к нему провода. Единственное условие — наличие электричества в помещении. Выбирается наиболее подходящее место для размещения обогревателя на потолке, исходя из минимизации теплопотерь, а также с учётом зональности помещения. На стену устанавливается терморегулятор, выполняющий функцию размыкателя, а уже от него питающий кабель подводится к обогревателю, что напоминает по устройству лампу с выключателем. С подключением может справиться хозяин дома, когда-либо ранее подключавший хотя бы люстру. Но многие доверяют установку специалистам.

При проектировании дома можно задумать помещение с высокими потолками, не задумываясь о расходах на отопление. При использовании ИКО, теплопотери с увеличением высоты потолка растут незначительно. Зато чем выше подвешивается обогреватель, тем большую зону он охватывает и тем более мягким и равномерным будет тепло.

ИКО экологичны. Они не создают циркуляции потоков воздуха и, следовательно, не поднимается пыль, провоцирующая появление аллергии у жильцов. Даже при открытом окне отсутствуют сквозняки, так как в основе их образования лежит все та же циркуляция воздуха, многократно усиливаемая традиционными конвективными приборами.

В последние годы все более популярным становится пока относительно новый у нас вид отопления — инфракрасные потолочные длинноволновые обогреватели. У них большое количество достоинств в использовании по сравнению с традиционными методами отопления: экономичность, экологичность, простота использования. ИКО можно по праву назвать технологией отопления XXI века, позволяющей сделать дом по-настоящему тёплым, уютным и современным.

Текст: Катерина Иванова
Консультант и фото: компания «ЭкоГрад»

«Загородное строительство» № 6 (46), июнь 2009 г.

Похожие статьи: