Отопление дома — для жильцов!

Ранее, в разделе "Коттедж" и подразделе "Инженерные системы" мы затрагивали статью "Системы отопления для коттеджа", где вкратце коснулись темы организации отопления в доме. Сегодня, в статье "Отопление дома — для жильцов!" расширим и углубим тему. 

Отопление дома — для жильцов! Что имеется в виду? А то, что когда вы планируете устроить у себя новую систему отопления (или заменить старую), то лучше всего ориентироваться на то, что нужно именно вам. Для того, чтобы не оказаться гордым владельцем неэффективной системы отопления, нужно учитывать, что при подборе для себя необходимо учесть ряд её интересных характеристик:

  1. Отопление дома должно быть более надёжным в смысле эксплуатации и, как следствие этого, более долговечным – в смысле срока службы. Долговечность весьма актуальна, поскольку система отопления являет собой сложную разветвлённую сеть труб, интегрированных в тело здания, является его составной и неотъемлемой частью. Применительно к системе отопления надёжность заключается в её безаварийности в смысле уменьшения вероятности поломок и протечек, и высокой ремонтопригодности. Ремонт системы отопления весьма болезненная процедура, а полная замена труб по степени бедствия равнозначна пожару.
  2. Система отопления должна обладать стабильными гидравлическими характеристиками и тепловой устойчивостью (возможностью управления и предсказуемостью потоков теплоносителя в трубах). То есть, чтобы тёплая вода не стала вдруг "застаиваться" где не надо, и не доходить туда, куда нужно.
  3. Она должна быть более теплоёмкой и, как следствие этого, более теплоинерционной. То есть нужно располагать возможно большим запасом горячего теплоносителя (энергии) для того, чтобы в случае аварии или сбоя в системе отопления дом как можно дольше оставался тёплым. Это актуально в первую очередь для дома из кирпича.
  4. Система должна иметь низкое гидросопротивление. Чем оно ниже, тем система лучше. Для этого путь теплоносителя должен быть по возможности свободен от препятствий, таких как изгибы, сужения, углы, изменения направления потока. На пути должно быть поменьше разного рода приборов, создающих препятствия – вентилей, регуляторов и так далее. В идеальном случае гидросопротивление может быть настолько низким, что теплоноситель (вода) циркулирует в системе отопления сам под действием законов физики, согласно которым более тёплые массы поднимаются наверх, а холодные опускаются вниз, замещая их. Именно так действуют системы отопления с естественной циркуляцией.
  5. Лучше всего системе быть электронезависимой – с целью обеспечения жизнестойкости дома. Это актуально, когда люди не проявляют беспечности и, кроме газового или солярного котла, устанавливают котёл на твёрдом топливе и имеют запас дров на зиму. Кстати, русское слово беспечный, как раз и говорит о людях беззаботных настолько, что они даже не имеют печи. 
  6. Система должна по возможности продуцировать тепло более высокого качества.

Что такое "тепло более высокого качества"? Как вообще у тепла может быть качество? Ну, дело вот в чём. Тепло — это не что иное, как скорость движений молекул. Чем быстрее двигаются молекулы, тем более нагрето тело. Чем холоднее тело, тем медленнее двигаются молекулы. Соответственно, абсолютный ноль — это когда ни одна молекула не двигается. 

Отопление дома - для жильцов!

Соответственно, существует несколько способов передачи тепла, то есть, ускорения движения молекул. 

  1. Первый способ — это теплопроводность. Характерна в первую очередь для твёрдых тел. В источнике тепла молекулы двигаются быстро, они соприкасаются с менее быстро двигающимся слоем и начинают его "колбасить" — то есть, разогревать. Соответственно, нагретый следующий слой непосредственно контактирует с третьим слоем, ускоряет движения молекул уже в нём — и так далее. 
  2. Второй способ — это конвекция. Характерна для жидкостей и газов. Принцип: источник тепла нагревает (то есть, ускоряет движение молекул) порцию жидкости (газа), она меняет свои свойства, становится легче и "всплывает" вверх. На её место приходит не-нагретый холодный воздух (или вода), где молекулы двигаются медленнее, и так далее, получается круговорот тёплых и холодных масс.
  3. Третий способ передачи тепла — это тепловое излучение. В данном случае нагретое тело излучает электромагнитные волны в инфракрасном диапазоне. Эти электромагнитные волны "летят" до окружающих предметов, и дистанционно, без непосредственного контакта с источником тепла, заставляют молекулы этих предметов двигаться быстрее. Соответственно, предметы, окружающие источник, нагреваются. Примеры: костёр, печка.  

Предполагается, что обычное, наиболее часто встречающееся в случае с системой отопления тепло — конвекционное — имеет низкое качество. То есть, батарея (или тепловой вентилятор) греет воздух, а воздух уже греет человека. Чем плох нагрев воздуха? Дело в том, что когда нагрет воздух, а окружающие предметы — стены, потолок, пол, мебель и т.д. холодные, то в таком помещении некомфортно находиться. Возникает ощущение "нежилого помещения", временного жилья и отсутствует уют

Естественно, со временем температура воздуха поднимается настолько, что стены, потолок, пол и мебель нагреваются, то они начинают излучать тепло самостоятельно. И если вдруг охладится воздух, то в комнате некоторое время будет нормальная температура за счёт того, что остывают стены и делятся своим теплом. В данном случае тепло передаётся в первую очередь не конвекционно, через нагретый воздух, а путём теплового излучения. 

Почему лучевая передача тепла — более хороший вариант, чем конвекция?

Потому что тёплый человек, находящийся в помещении с прогретым воздухом, но холодными стенами, играет роль энергетического донора – он постоянно обогревает их своим инфракрасным (лучистым) теплом, так же как костер обогревает сидящих вокруг него людей. Ведь человек имеет температуру тела 36 градусов Цельсия, а каменные стены, например, обычного панельного дома нагреваются в лучшем случае до температуры 20 градусов, при температуре воздуха в помещении 24 градусов Цельсия. 

Соответственно, интересной становится закономерность: чтобы компенсировать постоянные потери инфракрасного (лучевого) тепла человек вынужден больше питаться, есть более калорийную (жирную) пищу, пить более крепкие спиртные напитки, иметь больший жировой слой. 

Таким образом, если обобщить, то можно сказать, что

  • более высокое качество у тепла тогда, когда оно передаётся лучистым путём, путём излучения инфракрасных волн,
  • тогда как передача тепла с помощью диффузии тёплого воздуха, конвекционно — менее качественный тип. 

Естественно, на вкус и цвет товарища нет — однако личные наблюдения в данной области позволят вам вынести своё собственное суждение на высокое или низкое качество тепла. Мы же идём дальше. 

Сравним с точки зрения конвекции и инфракрасного излучения современные пластинчатые радиаторы и древние чугунные радиаторы. Какие из них какой способ передачи тепла преимущественно используют? 

Современные пластинчатые радиаторы — это по своей сути конвекторы. Они отдают более 70% своего тепла уже конвективным путём, имеют минимальный объём теплоносителя, легки и элегантны. Мы поставим вам тонкие трубы, небольшие, компактные, но тёплые (раскалённые докрасна) элегантные конвекторы. Чтобы всё это заработало, мы установим мощный насос (насосы) и прокачаем эти несколько канистр теплоносителя – рано, или поздно, или никогда… Сэкономив на материалах – радиаторах и сечении труб однажды, хозяин такого «богатства» обрекает себя на постоянные мучения.

С другой стороны, чугунные радиаторы передают тепло преимущественно в виде излучения. Чугунный радиатор надёжен, долговечен и неприхотлив, имеет низкое гидросопротивление и поэтому прекрасно ведет себя в любых системах отопления, в том числе с естественной циркуляцией теплоносителя. К тому же чугунный радиатор теплоинерционен — имеет большой объём теплоносителя, а толстые стенки делают его больше излучающим прибором, чем конвекционным. 

То есть, передача тепла при отоплении дома в виде теплового излучения реальна. 

Учтём ещё несколько нюансов. Так, по законам физики правильно красить радиаторы не в белый, а в чёрный цвет. Чем чернее прибор – тем больше он излучает (и поглощает) тепла. Художники не зря разделяют краски на тёплые и холодные, такое свойство цвета люди чувствуют интуитивно. В жарких странах носят белые одежды, предпочитают белые автомобили и белят дома – чтобы поменьше нагревались. Лучевая теплоотдача белого радиатора при перекрашивании его в чёрный матовый цвет увеличивается примерно на 20%. Вот пример чёрной батареи в интерьере: 

Чёрная батарея, которая отдаёт больше тепла, в дизайне интерьера

Ещё одна интересная деталь. Радиаторы (и конвекционные, и чугунные) делают ребристыми, чтобы увеличить площадь отдачи тепла. То есть, если брать в теории, то чем больше рёбер, тем лучше, тем больше теплового излучения передаётся от радиатора. На практике этого не происходит потому, что рёбра "смотрят" друг на друга и облучают тепловым излучением не жильцов, а друг друга. Повысить лучевое излучение от радиаторов можно, если устанавливать не 10 секций подряд, а то же количество — но на некотором расстоянии друг от друга. А ещё лучше — отделить их друг от друга и от стенки фольгой. Фольга отражает тепловое излучение и в большей степени передаёт его не радиатору, а обитателям дома. 

Также интересный способ повысить лучистое КПД от радиаторов — утеплить их "сзади", и обложить кирпичом спереди. Радиаторы будут греть кирпич, не будут отдавать тепло наружу из-за утепления, а уже нагретый кирпич будет отдавать лучистое тепло людям в комнате. На самом деле такое решение довольно давно известно, и применялось в первую очередь в детских садах — это одновременно защищало детей от горячих батарей. 

Важно учитывать, что отопление дома за счёт теплового излучения действительно актуально только тогда, когда дом действительно ХОРОШО утеплён, иначе теплопотери будут намного большими, чем если для отопления используется конвекционный способ. Также важно, что источниками лучистого тепла должны быть в первую очередь пол и потолок, тогда как стены (для уменьшения теплопотерь) должны нагреваться минимально, только чтобы не вызывать дискомфорт (примерно до 22-24 градусов Цельсия). 

Вывод: отопление дома должно создаваться для жильцов, и лучше использовать для отопления в первую очередь тепловое излучение. 

Отопление дома - для жильцов!

По материалам http://жива-хата.рф/info/page/239

Отопление дома — для жильцов!

2 Comments

  1. Обложить батарею кирпичем спереди . Плохая идея. Уменьшится поток воздуха. Уменьшеуся острывание батареи. уменьшится отбор тепла из системы. Из кирпича делают стены для того чтобы тепло из дома на улицу не выходило. В деревне из него делают печи по старинке которые имеют кпд 5% зато более длительную теплоемкость. Кирпич это тепло изолятор лучше чем бетон хуже чем дерево и не горит при температурах выше тысяч градусов. Второе. Конвекция или ик излучение не имеет значения. Тут речь идет о том если батареи 4 суток работают то температура воздуха весом 0кг в квартире равна температуре стен весом 2-5 тон и потолок 1 тонну и пол 1 тонну. И мебель тонну вместе с тряпками и электроникой и вещами. Это кинетическая энергию килоджоули на грамм. Как откроют форточку будет сквозняк форточка — вытяжка . Температура воздуха весом 0 кг ну там 20 кубов размером остынет в 2 раза. За 2 часа например. То 20 кирпичей стены вернут этот воздух к прежней температуре , образно говоря. А сколько кирпичей в стене? Сколько в потолке и полу ? И сколько весит шкаф кровать диван компьютер ? Всё это будет тысячу раз возвращать тепло воздуху . В общем тепло стабильность за счет нагрева стен мебели потока пола. Потери при острывание воздуха о стекла. Советую их изолировать шторами теплыми шторами закрытыми плотно можно несколько и не оставляющих дырки для входа холодного воздуха с подоконника. Или изолировать стекла тепло изолятором типа похожим на губку. Но будет темно в доме. Ещё теплый ик свет уходит ночью в черное окно на улицу. Закрытые плотно шторы не дадут этому произойти. Обязательно не закрывайте батарею шторами под окном. батарея должна быть всегда открыта. И ничем не заставлять ее типа мебелью. Можно даже в сильные морозы надувать в нее воздух снизу вентилятором тихим слабым. Этим будем сильнее отбирать тепло у системы отопления. Или на стекла добавить ещё белый типа губка паралон продаются листы. Можно закрыть окна листами пеннопласта 🙂 но тогда темно будет. Рамы не должны пропускать воздух. Обязательно это. Далее меньше проветривать помещение. Снять ковры со стен которые идут к соседям у которых теплее. Повесить их на внешнюю стену. В общем 5 лет живу с отрезаными батареями в московской области и доволен 🙂 экономия 🙂 добавлю. Если у вас последний этаж то на потолок обязательно листы пенопласта с узорами или нет вам решать. Он вреден только при пожаре.

    • Большое спасибо за обстоятельный и подробный отзыв. Практика — это отличная вещь, многое ставит на свои места 🙂

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *