Šiame straipsnyje: Spindulinis šildymas – 10 000 metų istorija; pirmosios spinduliavimo šildymo sistemos; Rusiška viryklė – infraraudonųjų spindulių generatorius; žmogaus kūno spinduliuotės šiluma; šiuolaikinių buitinių spindulinio šildymo sistemų tipai; pabaigoje – sąlygos, kuriomis spindulinis šildymas bus pelningesnis nei konvekcinis.
Maždaug prieš 200 metų mūsų namų šildymo sistemos pradėjo atgimti, tūkstančius metų populiarios krosnys ir židiniai buvo vadinami archaizmais, juos pakeitė vandens šildymo sistema, suteikianti konvekcinę šilumą. Per šimtmetį spinduliuojama šiluma buvo uždėtas kryžius, jis buvo nurašytas į laužą, tačiau per pastarąjį pusmetį atlikti mokslininkų tyrimai rodo visiškai priešingai – spinduliuotės šiluma savo charakteristikomis ir daugeliu požymių pranoksta konvekcinę šilumą. Mes siūlome suprasti šią problemą ir išsiaiškinti, kodėl spindulinis šildymas yra geriau nei konvektyvus.
Šildymo istorija – nuo spinduliavimo iki konvekcinio ir … vėl – nuo spinduliavimo?
Tūkstančius metų pirmasis ir vienintelis žmogaus būsto šildymo šaltinis buvo ugnis, o pats šildymo būdas buvo konvektyvusis pluoštas. Deginant ugnį primityvioje krosnyje ir po to, kai ugnis smirdėjo, iš akmeninio portalo sklido infraraudonieji spinduliai, o konvekcijos dėka patalpos oras buvo šildomas. Akivaizdus šio šildymo būdo trūkumas yra tas, kad, kilus gaisrui, būstas buvo užpildytas išmetamosiomis dujomis, sukurdamas nepakeliamą atmosferą. Todėl namų stogo viršuje buvo padaryta kamino skylė, pro kurią kartu su šildomu oru išlėkė karšti dūmai, pagrindinis dėmesys buvo skiriamas spinduliniam šildymui, nes jo intensyvumas nepriklausė nuo oro šildymo laipsnio..
Prieš du tūkstančius metų buvo sukurtos naujos šildymo sistemos, pagrįstos kanalais po akmens grindų paviršiumi, per kuriuos judėjo išlydytų krosnių išmetamosios dujos, šildydamos grindis savo šiluma (hipokaustas (dr. Roma), gloria (Ispanija), ondol (Korėja), dikanas). (Kinija) ir kt.). Tuo tarpu Europos gyventojai naudojo iš dalies pakeistą gaisro versiją – židinį, uždengtą akmenimis, įkaitintą juoda spalva. Tik XV amžiuje europiečiai pagerino akmeninę židinį, į jį įnešdami iš medžio pagamintą išmetimo vamzdį.
Šildymo sistemos hipokaustas
XVII amžiuje Rusijos ir Europos pilių ir rūmų kompleksuose buvo populiari „rusiška šildymo sistema“ – oro įsiurbimo velenas skriejo arti krosnies sienos ir išilgai jos, kur oras buvo šildomas ir dėl konvekcijos pakilo per šakotus plytų kanalus į patalpas, kurias reikėjo šildyti. Išleidęs šilumą, oras iš patalpų išeidavo pro pastato išorinius išmetimo kanalus. Šios konstrukcijos šildymo sistema visiškai pašalino išmetamųjų dujų patekimo į gyvenamąsias patalpas galimybę, o tai tuo metu buvo nuostabi patirtis. Ši šildymo sistema, vadinama „ugnies-oro sistema“, populiarėjo iki XIX amžiaus vidurio, tačiau jos pabaigoje nebebuvo paklausa, kurią palengvino nuolatinis žemų dažnių šurmulys oro ortakiuose, per didelis sausas oras, dulkių deginimas, nusėdus dulkių suodžiams ant sienų ir vidaus daiktų..
XVIII amžiaus pabaigoje prancūzų inžinierius Jeanas-Simonas Bonnemanas išrado ir pastatė pirmąją vandens šildymo sistemą, kurioje aušinimo skysčio cirkuliacija buvo vykdoma natūraliu būdu. Po pusės amžiaus Rusijoje pasirodė šildymo sistema su natūralia aušinimo skysčio cirkuliacija, kurią sukūrė profesorius Petras Grigorjevičius Sobolevskis. Konvekcinio vandens, garo ir ugnies-oro šildymo rūšys kasmet populiarėja, daugiausia dėl technikos pažangos, augančio skysčio šildymo šaltinių ir jų tiekimo vartotojams objektų centralizuotų šaltinių atsiradimo ir plėtros. Konvekcinio vandens šildymo naudai, tipiškų aukštybinių pastatų stambiagabaritėms statyboms su minimalia fasadų izoliacija, nekokybišku langų ir durų angų sutapimu – spindulinis šildymas efektyvus tik gerai izoliuotame pastate..
Tačiau po 150 metų mokslininkai nustatė, kad spindulinis šildymas žmonėms yra kur kas artimesnis nei oro konvekcinis kaitinimas. Ir ne tik asmeniui, bet ir namų apyvokos daiktams, taip pat medžiagoms, naudojamoms patalpų vidaus apdailai.
Šildymas namuose – realybė
Ar kada nors buvote nešildomoje ar prastai šildomoje patalpoje žiemą – mokyklos klasėje, instituto auditorijoje ar kokioje nors įstaigoje susirinkimų salėje? Reaguodamas į auditorijos nepasitenkinimą, mokytojas (lektorius) nusiramina – nieko, mes kvėpuosime ir per pusvalandį bus šilta. Ir iš tiesų, po kurio laiko jis sušyla, tačiau to priežastis niekaip nesusijusi su terminu „kvėpuoja“ – esami žmonės kambario atmosferą šildė šiluma, kurią sukuria jų pačių kūnai. Infraraudonieji spinduliai, sklindantys iš auditorijoje esančių kūnų, sušildo šalia jų esančius objektus, kurie, savo ruožtu, sukuria savo pačių spinduliuotę, perduodami ją į kaimyninius objektus, o jų paviršių šiluma į orą.
Bet kuris daiktas, kurio temperatūra yra aukštesnė už absoliučią nulinę kelviną (arba –273,15 ° C), skleidžia infraraudonuosius spindulius. Kuo aukštesnė objekto temperatūra, tuo intensyvesnė radiacija – pavyzdžiui, žmogaus kūnas normalioje temperatūroje (nuo 36,6 iki 37 ° C) sukuria vidutinio bangos ilgio infraraudonuosius spindulius, kurių bangos ilgis yra nuo 5 iki 25 mikronų. Žmogaus energijos suvartojimas infraraudonųjų spindulių spinduliuotei sumažėja, jei pakyla aplinkos temperatūra, bet ne oras, o uždarančios konstrukcijos (sienos, lubos ir grindys) ir baldai. Faktas yra tas, kad oro terpė yra skaidri ir pralaidi infraraudoniesiems spinduliams, atitinkamai, šaltos sienos ir grindys iš žmogaus kūnų ims infraraudonąją šilumą net esant 25 laipsnių kambario temperatūrai – tai yra spinduliuotės šilumos mainai, paaiškinti Plancko ir Stepheno-Boltzmanno įstatymais..
Miestelėnų kartos yra įpratusios prie gyvenimo sąlygų plytiniuose ir skydiniuose namuose, bandydamos kompensuoti kūno infraraudonąją energiją, kuri eina į uždarų konstrukcijų šildymą, pasitelkiant įvairių tipų elektrinius konvektorius. Miestiečių atmintyje išliko miglotas įsitikinimas, kokia svarbi yra medinės namo sienos, kurios sugeba „kvėpuoti“, kompensuodamos oro drėgmę – iš tikrųjų toks sugebėjimas egzistuoja nedažytose medienos ir rąstų sienose, tačiau pagrindinį vaidmenį mediniuose namuose atliko ne jie, o rusas. orkaitė.
Masyvios rusiškos krosnies konstrukcijai namuose buvo suteikta reikšminga vieta, ji puikiai išlaikė šilumą ir šildė visą namą infraraudonųjų spindulių pagalba. Jokia vandens ar oro šildymo sistema negali palyginti savo šildymo galimybių su rusiška virykle! Beje, būtent dėl radialinio kaitinimo metodo kepiniai rusiškoje orkaitėje pasirodo daug apetitingesni ir skanesni nei moderniausioje krosnyje, kurios gaminimo principas pagrįstas karštu oru (ugnies-oro sistema)..
Spinduliuojančios energijos savybės kaitinant buvo ištirtos Jeilio universiteto laboratorijoje, finansuotoje iš John Bartlett Pearce fondo – eksperimento, kuriame dalyvavo savanoriai, rezultatai buvo labai puikūs. Pirmajame etape tiriamieji buvo patalpinti į nedidelį kambarį su dirbtinai aušinamomis sienomis, oro temperatūra jame buvo palaikoma ventiliatorių šildytuvų pagalba esant 50 ° C – savanoriai, apsirengę lengvais drabužiais, po viešnagės šiame kambaryje skundėsi ypač dideliu šalčiu. Antrojo etapo metu oro temperatūra sąmoningai buvo sumažinta iki 10 ° C, o sienos buvo šildomos vamzdžiais, įmontuotomis į vidų, pro kuriuos cirkuliavo karštas vanduo – tiriamieji, vis dar apsirengę švelniai, gausiai prakaituodavo, o šiame kambaryje jie būdavo karšti..
Tačiau kiekvienas iš mūsų gali bet kada patikrinti ir asmeniškai patirti „vampyrizmą“ peršalus ir „paaukoti“ šildomas sienas – tereikia ateiti ir atsistoti priešais sieną. Žiemą pajusite iš jo sklindantį šaltį, nes sieną sudaranti medžiaga sugers jūsų skleidžiamus infraraudonuosius spindulius, vasarą pajusite šilumą, tai yra, jūsų kūnas dienos metu jau sugers infraraudonąją spinduliuotę, kurią sieną gauna iš saulės..
Spinduliuojančių šildymo sistemų aprašymas
Masyvi krosnis buvo ir išlieka idealiu spinduliavimo šildymo šaltiniu, tačiau bute ar biure ir daugelyje privačių namų nerealu tokią krosnį įrengti. Apsvarstykite šiuolaikines spinduliavimo šildymo sistemas, kurios leidžia išsiversti be tokios viryklės – „šiltų grindų“, sienų ir lubų spinduliavimo plokštės.
Grindinio šildymo sistemos skiriasi konstrukcija ir šildymo principu:
- konvekcinėms sistemoms priskiriamos bet kokios sistemos su vandens šilumos nešikliu, taip pat kabelis, kabelis su klojimu šilumą izoliuojančiose plokštėse ir plėvelė (šildymo kilimėliai – plonas kabelis, įdėtas į tinklo pagrindą);
- Spinduliuotės šilumą sukuria anglies plėvelė (kaitinimo elementas – grafito juostos, užrištos poliesterio plėvele) ir šerdies grindys (jų kaitinimo elementai taip pat yra pagaminti iš grafito).
Ant sienų sumontuotos plokštės yra moduliniai blokai, pagaminti iš varinių vamzdžių, karštas vanduo jose veikia kaip šilumos nešiklis. Iš sieninių plokščių su cirkuliuojančiu karštu vandeniu 40 ° C temperatūroje spinduliuotės šilumos perdavimas yra apie 80%, likę 20% patenka į konvekciją – taip yra dėl leistinai aukštos aušinimo skysčio temperatūros, viršijančios maksimalią Europos standartų nustatytą 30 ° C „šiltoms grindims“..
Variniai moduliniai blokai montuojami ant sienos paviršiaus, naudojant horizontalias arba vertikalias strypų atramas, prieš tai ant sienos paviršiaus pritvirtinant izoliacijos sluoksnį su aliuminio folija. Sumontavę, sienų plokštės uždaromos 350 mm gipso sluoksniu, padengtos gipso plokštėmis ar kitomis kietomis dangomis. Be išorinio montavimo, betoninėse sienose galima sumontuoti modulinius spinduliavimo šildymo blokus – jie tvirtinami prie armatūros rėmo, vėliau pilant betonu..
Sienų plokščių pranašumas yra mažesnė šiluminė inercija, palyginti su „šiltomis grindimis“, o tai ypač patogu pastatams su periodiniu šildymu. Reikėtų pažymėti, kad norint efektyviai šildyti, sienų plokštėms reikia laisvos vietos aplink sienų, kuriose jos yra montuojamos, perimetrą – esant daugybei spintelių baldų, neracionalu jas naudoti..
Pirmieji spinduliuojančių lubų plokščių modeliai buvo sukurti dar ilgai prieš „šiltas grindis“ ir sienų plokštes, gamintojų susidomėjimas jomis buvo aiškinamas paprasčiausiai – lubos, taigi ir lubų plokštės buvo nutolusios atokiau nuo namų ūkių, tai leido plokštes pašildyti iki aukštos temperatūros be jokių žala žmonėms. Maksimali šiuolaikinių lubų plokščių temperatūra priklauso nuo lubų aukščio – optimalus oro temperatūros kambaryje ir sijos plokštės paviršiaus temperatūros skirtumas yra 10 ° C. Šiuolaikinės lubų plokštės nėra įmontuotos į lubas – jos montuojamos ant lubų paviršiaus, o tai supaprastina jų montavimą ir priežiūrą.
Pabaigoje
Konvekcinio šildymo populiarumas šiandien susijęs tik su tuo, kad dauguma namų pasižymi minimaliomis šilumos sulaikymo savybėmis – anksčiau tai nedomino dizainerių ir statybininkų, nes jų užduotys buvo nukreiptos į projektų išlaidų mažinimą. Taigi namai, naktį žėrintys infraraudonųjų spindulių detektoriais, kainuoja didelius šildymo kaštus ir dažnas kosmetinis remontas. Ir būtent dėl didelių šilumos nuostolių pro langų angas, šildymo radiatoriai buvo sumontuoti tiesiai po jais – šaltam orui iš gatvės atplėšti, pro langų rėmų plyšius ir per jų stiklinimą..
Konvekcinis šildymas leidžia greitai ir palyginti nebrangiai šildyti neizoliuotas patalpas, tačiau tai neleidžia išvengti oro išsausėjimo, šalto oro grindų lygyje (šilčiausias oro sluoksnis kaupiasi prie lubų), nuolatinio sienų augimo šaltuoju metų laiku (dėl drėgmės nusėdimo ant jų šaltų paviršių) ir būtinybė dažnai atlikti kosmetinį remontą – minėti faktai neginčijami.
Jei namo uždaromosios konstrukcijos pagamintos iš medžio, plytų ar gelžbetonio, išorinėje (gatvės) pusėje atliekama izoliacija (sumuštinių plokštės, šilumą izoliuojančios medžiagos, po kurių tinkavimas ir kt.), O lango ir durų angose įrengiamos modernios durys ir langai. žemi šilumos laidumo koeficientai, tada išspręsti šildymo problemą naudojant spinduliavimo šildymo sistemą pasiteisins. Kita vertus, izoliuojant uždaras konstrukcijas iš kambario vidaus, kuri ypač dažnai atliekama sovietinės statybos daugiaaukščiuose pastatuose, nėra prasmės statyti šildymo sistemos ant infraraudonųjų spindulių šildymo, nes medžiaga, iš kurios gaminamos sienos, nešildys ir neišleis šilumos spinduliuotės pavidalu, nes sienų paviršiai yra termiškai izoliuoti izoliacinėmis medžiagomis.
Atsižvelgiant į naujus pastatų šiluminės apsaugos reikalavimus, išdėstytus SNiP 23-02-2003, spinduliuotės šildymo sistemos gali perimti lyderystę konvekcinio šildymo srityje. Bet kokio amžiaus namų ūkiams bus daug maloniau ir naudingiau suvokti tam tikro bangos ilgio infraraudonuosius spindulius, nei būti oro „akvariume“ su nuolat šaltomis sienomis, alsuojančiais konvekcijos šildomu oru ir pakabinamomis dulkėmis..
Spindulingas namų šildymas – gerai pamiršta sena
Medžiagos turinys
„Koks yra patikimas ir efektyvus būdas spindulingam namų šildymui? Ar yra naujų technologijų, kurios leistų patogiai ir ekonomiškai šildyti namus?”