системы Обогрева З Каждый из них в любой момент времени будет испускать собс­ твенное излучение и воспри­ нимать излучение остальных элементов системы. Если сис­ тема находится в термическом равновесии, т.е. все ее элементы имеют одинаковую температу­ ру, то для каждого элемента по­ ток воспринятого излучения будет равен потоку собственно­ го излучения. Это означает, что теплообмен между отдельными элементами будет отсутство­ вать. В том случае, если один из элементов обладает более вы­ сокой температурой, то поток излучения от него будет боль­ ше, чем возвращаемый ему от остальных элементов. При этом будет происходить теплообмен лучистой энергией от более на­ гретого к менее нагретому телу. Чем выше температура тела, тем предполагают разные темпе­ ратуры. Точечный обогрев мо­ жет быть рассмотрен также как и точечное освещение: больше тепла (света) требуется в не­ посредственной близости от рабочего места. • Низкий температурный градиент. При использовании тради­ ционных конвективных сис­ тем обогрева мы сталкиваемся 0,76 Тепловое излучение 2 3 4 мкм Средневолновое инфракрасное излучение Коротковолновое инфракрасное излучение 1 мм Длинноволновое инфракрасное излучение Излучение Космическое излучение 1 нм 1012109 Длина волны, м Видимый свет адачей любой системы обо грева является поддержание заданной температуры внутри помещения в то время, когда температура окружающей сре­ ды может значительно изме­ няться в зависимости от сезона и географического располо­ жения. Для обеспечения за­ данного режима необходимо компенсировать потери теп­ ла, возникающие вследствие разности температур, за счет подвода тепловой энергии. Системы обогрева пред­ назначены для компенсации всех видов тепловых потерь: как трансмиссионных (через элементы здания), так и вен­ тиляционных (с притоком холодного воздуха снаружи и потерями теплого воздуха). Существуют три основных вида обогревательных систем: • передающие тепло излу­ чением (инфракрасные систе­ мы); • конвекционные; • обогревающие подачей теплого воздуха. 1. Инфракрасные системы. Тепловая энергия с «горя­ чей» поверхности обогрева­ тельного прибора передается в данном случае в виде теплового излучения «холодным» повер­ хностям: полу, мебели, челове­ ческому телу. Что такое тепловое излуче­ ние? Все вещества непрерывно излучают электромагнитные волны. Спектр излучения охва­ тывает большой диапазон длин волн: от радиоволн длиной со­ тни метров до жесткого кос­ мического излучения с длиной волны 1012м. Тепловое (инфра­ красное) излучение испускают тела в определенном диапазоне температур. Рисунок показыва­ ет место нахождения теплового излучения в электромагнитном спектре. Как же происходит обмен энергией в системе состоя­ щей из нескольких элементов? короче длина волны и выше ин­ тенсивность излучения. • Зональный и точечный обогрев. При использовании инфра­ красных нагревателей разные части одного и того же по­ мещения (зоны) могут иметь отлича­ющиеся температуры. Например, если рабочие мес­ та нахо­­дят­ся на значительном удалении друг от друга, поме­ щение в целом не должно иметь одинаковую температуру. Даже с точки зрения комфортноcти различные рабочие ситуации Инфракрасное излучение 1 мкм 106 Радиоволны 1 мм 103 1м 100 21 с тем фактом, что температура воздуха изменяется по высоте система имеет высокий темпе­ ратурный градиент. Это озна­ чает, что при t=180C в зоне пре­ бывания людей (0–2м от пола) температура на уровне 10м будет около 400C. Инфракрас­ ные обогреватели позволяют избежать подобного нерацио­ нального распределения тем­ пературы, поскольку нагрева­ ют не воздух, а передают тепло поверхностям твердых предме­ тов. При этом нет избыточного нагрева воздуха, происходит выравнивание температуры между полом и потолком, что позволяет обеспечить 15–40% энергосбережения. • Минимум капитальных вложений. Обустройство традицион­ ных систем отопления зачас­ тую требует значительных ка­ питальных вложений (проклад­ ка магистралей, разводка труб и так далее) и занимает много времени. Для монтажа системы электрообогрева на базе инф­ ракрасного оборудования по­ надобится минимум времени и средств. В случае переезда вы легко снимите и заберете приборы с собой, чтобы уста­ новить их на новом месте. • Ускоренный прогрев. Инфракрасные обогревате­ ли обеспечивают ускоренный по сравнению с традиционны­ ми системами прогрев помеще­ ния, поскольку передают всю энергию в зону пребывания людей. Это качество позволяет снижать температуру в ночные часы, выходные и праздничные дни, что существенно снижает потребление энергии. • Вентиляция. Инфракрасные приборы сов­ местимы с любыми системами вентиляции, так как их работа не приводит к циркуляции потоков воздуха, способных повлиять на функционирование вентиляци­ онных систем. • Дополнительные источ­ ники тепла. Там, где мощности сущес­ твующей системы отопления недостаточно, инфракрасные обогреватели станут простым и 22 недорогим решением в качест­ ве дополнительного источника тепла. • Открытые площадки. Инфракрасные обогрева­ тели являются единственным средством для повышения тем­ пературы на открытых площад­ ках и в помещениях с плохой теплоизоляцией. Спектр их применения чрезвычайно ши­ рок: от обогрева зрителей на стадионах и посетителей от­ крытых кафе до использования их как антиобледенительных систем на лестничных маршах и въездных пандусах. 2. Конвекционные системы. При данном способе пере­ дачи тепла происходит обогрев воздуха, проходящего вдоль го­ рячих поверхностей радиато­ ров или конвекторов. При этом вследствие действия термичес­ ких сил возникает восходящий поток. Подогретый воздух под­ нимается вверх и заменяется холодным, т.е. происходит про­ цесс конвекции. Если источник тепла рас­ положен под окном, то потоки холодного воздуха из окон ней­ трализуются поднима­ющимся потоком теплого воздуха. Основная доля тепловой энергии с поверхности при­ бора конвективно передает­ ся воздуху, а остальная часть излучается в помещение. По­ этому градиент температу­ ры у конвекторов составляет около 1,7 0C/м, что несколько ниже, чем у тепловентилято­ ров (2,50C/м). Однако в высо­ ких помещениях, обогревае­ мых конвекторами, желатель­ но использовать потолочные вентиляторы для обеспечения оптимального распределения температуры и энергосбере­ жения. Конвективное тепло лучше всего подходит для покрытия трансмиссионных потерь в помещении с естественной вентиляцией. При наличии принудительной вентиляции вентиляционный агрегат дол­ жен иметь независимую сис­ тему обогрева поступающего воздуха. • Защита от сквозняков. Направленный вверх поток теплого воздуха препятству­ ет образованию сквозняков из окон. Поэтому конвекторы обычно располагаются под ок­ нами. Расположение приборов на нижней части стен требует, чтобы они были надежно за­ креплены и защищены от меха­ нических воздействий. Темпе­ ратура поверхности конвекто­ ра не должна быть чрезмерно высокой. 3. Обогрев с помощью подачи теплого воздуха. При данном способе обог­ рева помещения тепловые по­ тери компенсируются за счет добавления подогретого возду­ ха в объем помещения. Теплый воздух охлаждается в области внешних стен, и, следователь­ но, подаваемый теплый воздух должен иметь большую темпе­ ратуру, чем требуемая темпера­ тура воздуха в помещении. • Воздушные завесы. Воздушные завесы предна­ значены для разделения зон с разной температурой по обе стороны открытых проемов рабочих окон, входных две­ рей и ворот. Это достигается выдувом высокоскоростного воздушного потока с обра­ зованием в створе дверного проема зоны повышенного давления. Завеса образует «невидимую дверь», не давая теплому воздуху выходить на­ ружу и не впуская холодный воздух в помещение. Таким образом улучшается внутрен­ ний климат, исчезают сквоз­ няки, исключается проник­ новение в помещение пыли и насекомых. В равной степени это относится к кондициони­ руемым помещениям и холо­ дильным камерам. Утечка воздуха через откры­ тые двери зависит от трех фак­ торов: • разницы давлений внут­ ри/снаружи; • разницы температур внут­ ри/снаружи; • скорости ветра в дверном проеме. Разница давлений между помещением и окружающей средой может быть компенси­ рована сбалансированной сис­ темой вентиляции. Воздушная завеса создает ба­ рьер в открытом проеме двери, который предотвращает неже­ лательный расход воз­духа. Ско­ рость потока воздуха, создавае­ мого воз­душ­ной завесой, должна быть достаточно велика, чтобы воздух достигал пола. При этом часть воздуха выбрасы­вается на улицу, а основная часть выдува­ ется в помеще­ние. Холодный на­ ружный воздух обтекает поток, созда­вае­мый воздуш­ной заве­ сой, и выбрасывается на улицу, а теплый воздух остается внутри помещения. Очень важно правильно вы­ брать тип воз­душной завесы. Определяющими факторами являются высота установки и скорость потока. • Тепловые вентиляторы. Тепловые вентиляторы обес­ печивают экономичный, прак­ тичный и быстрый обогрев комнат, складов, мастерских, цехов, конференцзалов и стро­ ительных площадок. Также они пригодны для целей осушки и вентиляции. Легко устанавли­ ваются и могут использоваться как для полного обогрева по­ мещения, так и для создания дополнительного тепла. Продув воздушного пото­ ка через систему трубчатых нагревательных элементов обеспечивает эффективный теплосъем и большой прирост температуры. Различают два типа тепло­ вых вентиляторов: • стационарные тепловые вентиляторы для постоянной установки и продолжительного использования; • переносные тепловые вен­ тиляторы для временного обог­ рева и создания персонального комфорта. Стационарные тепловые вентиляторы зачастую пред­ ставляют собой наиболее деше­ вый вид постоянного обогрева помещения. Они обладают очень высокой теп­ло­вой мощ­ ностью и легко устанавлива­ ются. Автоматика встроена в аппарат, но также может пос­ тавляться в виде отдельных принадлежностей, таких, как прибор уп­рав­ления темпера­ турой (ночная температура и температура выходных дней) и внешний термостат. • Системы воздушного обог­ рева. Принцип действия совре­ менных систем воздушного отопления состоит в том, что в систему вентиляции вставля­ ется нагревательный элемент, который и нагревает воздух. В качестве такого элемента обыч­ но используют теплообменник, основным теплоносителем ко­ торого является вода или неза­ мерзающие жидкости. В настоящее время ис­ пользуются газовые воздухо­ нагреватели, которые также встраиваются в систему вен­ тиляции, но теплоносителем в которых является не вода, а непосредственно горящий природный газ (также в качес­ тве топлива могут выступать пропанбутановые смеси, мас­ ла и прочее горючее). Эффективность данной сис­ темы состоит в том, что между нагревательным элементом и нагреваемой средой (воздухом в помещении) отсутствует про­ межуточный теплоноситель. Отсюда большая эффектив­ ность и другие достоинства воз­ душной системы отопления на базе газовых воздухонагревате­ лей: малая инерционность сис­ темы (нагрев воздуха происхо­ дит за 20–40 минут), меньшие сроки монтажа, возможность объединения отопления, вен­ тиляции и кондиционирования в одной системе, большая эф­ фективность и экономичность, отсутствие даже возможности «разморозки» системы. 23