Обзор систем индивидуального электрического отопления
Обзор электрических систем отопления
Давайте не будем рассматривать газовое отопление: на сегодняшний день далеко не всем по карману подвести к участку магистраль, да и цена на газ для Украины с каждым годом повышается и будет повышаться. Дешевого газа уже не будет. Котлы на твердом или жидком топливе тоже имеют некоторые неудобства: их приходится периодически топить. Остановимся на электричестве.
Преимущества электрического отопления: 1. Система отопления
занимает немного пространства.
2. Капитальные затраты на установку намного ниже аналогичных, связанных с
подключением котлов: на одних батареях вы сэкономите целое состояние.
3. Электричеством легко манипулировать, что существенно экономит расходы на
электроэнергию.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
На каком этапе строительства эффективно устанавливать систему электрического отопления?
Создавать такую систему отопления необходимо на этапе проектирования. Именно в этом случае можно оптимально и с наименьшими затратами решить задачи энергосбережения и монтажа оборудования. Например, можно заложить в проект следующее техническое решение: бронированный нагревательный кабель укладывается непосредственно в бетонные перекрытия при строительстве дома, а система управления и конвекторы монтируются при отделке помещения. Такой бронированный кабель позволяет создавать системы с теплонакопителем в полу.
Как рационально использовать электроотопление в частном доме?
Разнообразие оборудования для прямого стационарного электрического отопления позволяет сделать оптимальный выбор для каждого конкретного помещения в зависимости от его функционального назначения. Так, для прихожей, коридоров и лестничных маршей лучше использовать электроконвекторы – это наиболее дешевое и просто монтируемое оборудование. В ванной, туалете, сауне и кухне можно разместить влагозащитные конвекторы или «теплые полы» (а можно и то, и другое одновременно). Для спален и детских комнат вполне подойдут потолочные инфракрасные длинноволновые обогреватели, которые одновременно согреют и пол, и ковры на нем, и постель. А вот в гостиных и столовых лучше сочетать конвекторы и инфракрасные панели. Это позволяет создавать зоны повышенного теплового комфорта. Когда в доме есть «зимний сад» или что-то аналогичное, то в таких помещениях лучше всего установить инфракрасные обогреватели, которые создают естественный для растений микроклимат и экономят электроэнергию. Если в доме или квартире обнаруживаются промерзания, намокание или увлажнение стен, то на помощь придут все те же инфракрасные обогреватели, которые передают тепло предметам эффективнее других видов обогревателей. Они годятся и для прогревания стеклянных поверхностей (витрины, витражи и т. д. ), чтобы защитить их ото льда и снега.
Каковы преимущества прямого электрического отопления?
Все виды отопления загрязняют окружающую среду, кроме электрического. Вытяжная вентиляция и насосы приводят к дополнительным шумам и вибрации. Утечка ядовитых антифризов опасна для здоровья людей, а также может нанести серьезный ущерб зданию. Кроме того, вероятность возникновения пожара и других аварийных ситуаций при жидком и газообразном топливе значительно выше, чем при электрическом отоплении. Современные электрические системы отопления не сжигают кислород и пыль, не пересушивают воздух. Излучающие инфракрасные обогреватели и «теплый пол» не создают конвекционных потоков воздуха и пыли.
ТИПЫ ОБОГРЕВАТЕЛЕЙ
Каковы характеристики масляных радиаторов?
Масляные радиаторы сегодня являются одними из наиболее популярных бытовых обогревателей. Принцип действия данных установок сравнительно прост: внутри корпуса, изготовленного из стали или алюминиевого сплава, находится минеральное масло, которое нагревается с помощью ТЭНа. Многие изделия зарубежных производителей оснащены терморегуляторами, термостатами, таймерами и вентилятором, ускоряющим теплообмен. Мощность масляных обогревателей составляет 1-2, 5 кВт. Температура нагревательного элемента и корпуса иногда совпадает (более 100°С), что не совсем приятно для потребителя – можно обжечься.
Как работают тепловые завесы?
Тепловые завесы предназначены для отсечения холодного или горячего воздуха, основного или дополнительного обогрева помещений, а также для защиты от проникновения в помещения уличной пыли, газов, насекомых и т. п. Завеса представляет собой систему подачи обогреваемого или холодного воздуха, которая устанавливается сверху или сбоку от дверного проема. Воздушный поток, выходящий из завесы, создает преграду для проникновения наружного воздуха из открытых дверей и одновременно удерживает в помещении теплый. Завесы комплектуются термостатом для поддержания в помещении заданной температуры. В современных завесах, как правило, предусмотрено регулирование мощности нагревательных элементов и расхода воздуха (скорости воздушного потока) с помощью встроенного или выносного пульта управления. С одного пульта могут синхронно управляться несколько завес.
Для чего предназначен тепловентилятор?
Тепловентилятор применяется для основного или дополнительного обогрева помещений, местного обогрева на открытых площадках, а также для сушки сырых стен, древесины и т. п. Он представляет собой обогревательный прибор, состоящий из вентилятора и нагревателя (ТЭНа). Тепловентилятор большой мощности (свыше 5 кВт) называют тепловой пушкой. Такое оборудование дает тепловой эффект за счет повышения температуры всей массы воздуха в помещении. Вследствие этого прогретый воздух скапливается под потолочными перекрытиями как более легкий. При высоте потолков выше 4 м разница температур между полом и потолком может достигать более 10°С.
Что предпочтительнее – электрический «теплый пол» или конвекторное электроотопление?
По ощущению комфорта конвектор уступает системам теплым пол и инфракрасным системам отопления. Согласно законам физики, теплый воздух легче холодного, поэтому, нагреваясь, он поднимается вверх, а, значит под потолком будет теплее, чем внизу. Но известно, что если ногам тепло, то даже весьма прохладная температура воспринимается человеком как комфортная. Этому обстоятельству в полной мере отвечает «теплый пол». Однако у электрического теплого пола есть один недостаток- ток, проходя по нагревательному кабелю (расположенному в бетонном полу) образует магнитное поле, которое контактирует с поверхностью ног человека, что может негативно влиять на здоровье. Поэтому утверждать говорить что лучше — вопрос спорный. У каждой системы есть свои плюсы и минусы.
Какие виды электрического отопления наиболее безопасны?
В настоящее время популярно так называемое прямое стационарное электроотопление. Оно удовлетворяет экологическим, медицинским и пожарным требованиям. Оборудование при таком отоплении подключается к сети через систему термостатов и программирующих устройств, позволяющих регулировать режимы отопления в широком диапазоне температур. К этому виду отопления относятся настенные электроконвекторы, потолочные инфракрасные длинноволновые обогреватели, а также кабельные и пленочные системы для обогрева пола и потолка.
ЭЛЕКТРОКОНВЕКТОРЫ
Какова конструкция электроконвекторов?
Электрические конвекторы представляют собой защитный декоративный металлический корпус с отверстиями снизу для поступления холодного воздуха и сверху – для выхода нагретого. В нижней части корпуса вмонтирован нагревательный элемент (ТЭН). Он состоит из токопроводящего компонента, помещенного в керамику и герметично запаянного в стальную трубку с радиатором. Внутри корпуса конвектора устанавливается датчик безопасности, обеспечивающий отключение питания при перегреве нагревательного элемента в аварийных ситуациях. В рабочем режиме температура ТЭНа в зависимости от модели и фирмы-изготовителя колеблется в пределах 100°С. Такая конструкция и режим эксплуатации практически не изменяют влажности помещения, не пересушивают воздух, не сжигают кислород и пыль, осевшую на нагревательный элемент. Отключение питания не приводит к нарушению функциональных возможностей оборудования, и после подачи напряжения электроконвектор сразу начинает работать.
Как устанавливается электроконвектор? На любую поверхность
внутренней отделки помещения четырьмя винтами крепится специальная рама. На
раму надевается сам конвектор. Защитный декоративный корпус безопасен, его
наружная температура составляет 45-65°С. Современные конвекторы защищены от
брызг и могут эксплуатироваться во влажных помещениях.
Каковы недостатки электроконвекторов?
Данные отопители имеют общие недостатки, свойственные всем конвекционным
системам: конвекционные потоки воздуха, которые циркулируют по помещению,
увлекая за собой пыль, создают неравномерный нагрев помещения, особенно по
высоте, что очень существенно для малоэтажных зданий с неотапливаемой
подвальной зоной. Тем не менее, это весьма надежное оборудование: при гарантийном
сроке 2 года срок службы таких приборов составляет более 15-20 лет. При выборе
электроконвекторов необходимо обратить особое внимание на качество изготовления
нагревательного элемента, использование нержавеющей стали и сплавов алюминия.
Чем отличаются «высокие» электроконвекторы от «плинтусных»?
Электроконвекторы можно разделить по размерам на две основные группы: высокие (высота 40-45 см) и узкие, плинтусные (высота 15-20 см). Первая группа имеет более высокотемпературный ТЭН. За счет существенного подогрева и высоты конвектор создает тягу, как в обычной печной трубе, что значительно увеличивает теплообмен. Плинтусные конвекторы удобны для установки под низкие окна, витражи. Температура их нагревательного элемента несколько ниже, однако, из-за того, что его размеры протяженнее, эффективность этих конвекторов по обогреву помещения не хуже, чем высоких. Преимуществом плинтусных конвекторов следует считать меньшие конвекционные потоки и более равномерный прогрев помещения. Следует отметить, что плинтусные конвекторы лучше прогревают нижнюю часть помещения, чем обычные. Их недостаток – не всегда удается найти достаточно места для установки. Приборы этого типа выпускаются мощностью 0, 5-3, 0 кВт.
Нужна ли в загородном доме печка с электроконвекторами? Печь в наших условиях является наиболее экономичным отопительным оборудованием, но она обладает несколькими недостатками: значительные колебания температур в отапливаемом помещении иногда составляют 7-10°С за сутки; хорошо обогревается, как правило, одно помещение, где стоит печь (в других же помещениях (в спальне, в туалете, в прихожей и т. д. ) заметно прохладнее); при длительном отсутствии жильцов дом может остыть до отрицательных температур. Для прогрева остывшего помещения печь должна топиться около 12 часов. Многократный процесс остывания и нагревания приводит к заметному снижению прочности, а со временем и разрушению несущих конструкций здания. Возможны нежелательные явления: намокание стен, повышение влажности, появление плесени. Для отопления остальной площади рационально использовать стационарные электронагревательные приборы. Установка электроконвекторов в помещение, где есть печь, позволит стабилизировать температуру. Кроме того, в отсутствие человека будет поддерживаться плюсовая температура.
Могут ли электрические конвекторы служить резервным отоплением в случае электротехнических аварий? В коттеджах с традиционным отоплением (газовыми и жидкотопливными котлами) существует значительная вероятность срабатывания защитной автоматики в результате временного отключения электропитания, низкого давления газа, поломки насоса или вентилятора и т. п. Это приводит к отключению всей отопительной системы. Если нет возможности быстро устранить неисправность, то стационарные электроконвекторы обеспечат вам резервный обогрев в критичных помещениях до включения основной системы отопления. Как правило, это туалет, ванная комната, кухня – то есть те помещения, где имеются водяные затворы, замерзание которых может привести к чрезвычайным ситуациям. В таких случаях конвекторы, установленные на минимальный режим, отключены при работе основного отопления. Их мощность может быть снижена в 2-2, 5 раза против расчетной. Дополнительная стоимость такого резервирования по сравнению с основной системой отопления составит 3-5%, а эксплуатационные затраты вообще отсутствуют. Применять конвекторы как дополнительный источник тепла можно также для отопления удаленных помещений, куда трубы вести нерационально и неоправданно, а также ванных и душевых комнат для быстрого временного поднятия температуры.
Может ли конвектор перегреться? Благодаря защитному устройству температура на поверхности конвектора никогда не поднимается выше 85°С, что исключает вероятность получения травмы. Прибор защищен от перегрева: если вы случайно накрыли его одеялом, нагревательный элемент отключается.
В чем различия электронных и электромеханических термостатов для конвекторов? Термостаты электронные отличаются от электромеханических бесшумностью работы, надежностью и высокой точностью (+0, 1°С), но они дороже электромеханических. Точность электромеханических термостатов составляет +0, 5-1°С. Следует заметить, что при одинаковом заданном уровне поддерживаемой температуры электронные термостаты дают экономию 3-4% электроэнергии по сравнению с электромеханическими.
Каков принцип работы термостатов? Как правило, регулируемый диапазон температур определяется от 5-7 до 28-30°С. Если термостат встроен в конвектор, то регулятор настройки отградуирован в относительных единицах, и в каждом помещении требуется индивидуальная калибровка, чтобы определить реальное соответствие между температурой в требуемой точке и положением регулятора. Если термостат выносной, то регулятор размечен в градусах и измеряет температуру той точки пространства, где он установлен.
Существуют ли новые разработки терморегуляторов? Терморегулятор – «мозг» системы прямого электроотопления, и от того, насколько он «умен», во многом зависит ее комфортность и экономичность. Программируемые терморегуляторы могут изменять тепловой режим помещения в течение суток по программе, установленной пользователем. Последнее слово в технике регулирования температуры – терморегулятор на базе микропроцессора – в полной мере можно назвать думающим. Он сам изучает скорость нагрева и остывания помещения, в котором установлен, и оптимально адаптирует систему отопления к заданной пользователем программе изменения температуры, обеспечивая тем самым максимальную экономию энергии. Выбор того или иного терморегулятора зависит от конкретной задачи и может быть сделан с помощью специалистов фирмы, занимающихся монтажом системы отопления.
ИНФРАКРАСНЫЕ ОБОГРЕВАТЕЛИ
Какое отопление экономичнее: конвекторное или инфракрасное?
Для жилых помещений инфракрасное отопление на 20-25% экономичнее конвекционного – за счет существенного снижения затрат на отопление потолочной части и снижения комфортной температуры. Некоторую экономию электроэнергии может дать локальный или зональный обогрев. Например, рабочий стол и его окружающая зона может иметь более комфортный температурный режим, чем все остальное помещение. Установленные инфракрасные обогреватели обеспечат тепловой режим без сквозняков и вентиляторов. Особенно эффективно такое отопление для помещений с высокими потолками (склады, ангары, спортзалы, бассейны). Экономия достигает 50-80% за счет того, что нет необходимости прогревать до 80% объема, а конвекция теплого воздуха очень незначительна.
Каков принцип работы инфракрасных обогревателей? Инфракрасные обогреватели – тепловые приборы, передающие вырабатываемое ими тепло окружающим предметам посредством инфракрасного излучения. Диапазон длин волн такого излучения близок к солнечному и не опасен для здоровья человека. Подобные приборы нагревают в первую очередь предметы, а не воздух. В отличие от конвективных систем отопления, только около 10% всей энергии излучателя передается конвекцией, а остальные 90% – излучением. Поэтому сочетание инфракрасных обогревателей и современных систем управления электрообогревом позволяет сэкономить до 30% потребляемой электроэнергии.
Как устанавливаются инфракрасные обогреватели? Инфракрасные обогреватели, как правило, крепятся на потолок, хотя возможно и настенное крепление. Это оборудование предназначено для основного или локального обогрева помещений и открытых площадок, а также для применения в процессах сушки.
Не вредны ли инфракрасные обогреватели для здоровья? Тепловой спектр частот инфракрасных обогревателей, используемых для отопления, безвреден для человека. Это подтвердили испытания как независимых исследователей, так и фирм-изготовителей. Сертификаты соответствия, выданные российскими службами, и соответствующие европейские сертификаты подтверждают безопасность этих приборов. Фирмы-изготовители производят оборудование в основном потолочного крепления практически для любого класса помещений: жилых, производственных, сельскохозяйственных, а также влажных и даже взрывоопасных. Ряд фирм производят напольные и настенные излучающие обогреватели. Некоторые фирмы предлагают ИК-оборудование, где в качестве энергоносителя используется газ. Есть и другие, более экзотические варианты применения тепловых лучей.
В чем секрет теплового излучения инфракрасных обогревателей? **
Тепловое излучение представляет собой электромагнитную энергию. Интенсивность
теплового потока и его характеристики зависят непосредственно от температуры и
поверхности излучающих объектов. Чем выше температура, тем короче длина волны и
выше интенсивность излучения. Температура излучающей поверхности инфракрасных
обогревателей от 100 до 950°С в зависимости от области применения. Инфракрасный
спектр длины волн находится в интервале 1•10–6 мкм – 1•10–3мкм, причем
коротковолновая составляющая ИК-излучения формируется при температурах выше
750°С. Ультрафиолетовое излучение, видимый свет и радиоволны в эту область не
попадают. Для жилых зданий с высотой потолков 2, 5-3, 5 м допустима температура
излучающей поверхности 100-120°С. Это наиболее мягкое и безопасное излучение,
которое является более безвредным, чем костер или камин. Для открытых площадок,
балконов с высотой более 3, 5 м
могут быть использованы температуры излучающей поверхности до 950°С.
Каковы особенности эксплуатации инфракрасного электроотопления? По сравнению с конвекционным отоплением, где нагревается воздух и от него нагреваются предметы, при длинноволновом инфракрасном отоплении в первую очередь нагреваются предметы, а затем от предметов тепло передается воздуху. Исследования показали, что при конвекционном отоплении температурный градиент по высоте составляет 1, 7-2, 5°С/м, причем, теплый воздух естественным образом оказывается вверху, а холодный внизу. Это особенно существенно для дачного и коттеджного строительства, а также первых и полуподвальных этажей городских многоэтажных зданий. При этом разница температур между полом и потолком достигает 6-7°С. При инфракрасном отоплении температура у поверхности пола выше, чем у потолка, а температурный градиент приблизительно составляет 0, 3°С/м. В этих условиях комфортная температура на высоте 1, 5 м может быть понижена на 2-3°С без ущерба для здоровья человека, так как температура пола будет составлять 18-19°С.
Какие виды инфракрасных отопителей предлагаются потребителям?
ИК-обогреватели потолочного крепления по конструктивному исполнению и
функциональному применению можно разделить на: низкотемпературные (применяются
в жилых и офисных помещениях, так как обеспечивают температуру 100-120°С);
высокотемпературные (для помещений с потолком выше 3, 5 метров, поскольку
дают выше 200°С).
Какова конструкция инфракрасного обогревателя?
Энергонесущим элементом является распределенный нагреватель, который вмонтирован в металлический короб. Излучающая поверхность обрабатывается специальными материалами, которые обеспечивают максимальное поглощение тепла и гарантируют наибольшую эмиссию лучистой тепловой энергии. У наиболее совершенных приборов коэффициент тепловой эмиссии достигает 0, 9. Наружная поверхность делается бугристой, что увеличивает излучающую поверхность в 2-3 раза.
Как устроены высокотемпературные длинноволновые инфракрасные обогреватели? Высокотемпературные длинноволновые обогреватели состоят из прямоугольного металлического корпуса, в котором закреплен один или несколько нагревательных элементов, передающих тепло анодированному алюминиевому профилю. Именно этот профиль представляет собой излучающую поверхность. Для повышения эмиссионных характеристик некоторые производители покрывают его специальной керамикой, которая позволяет понизить температуру тепловыделяющей поверхности и повысить коэффициент эмиссии теплового потока. Между корпусом и нагревательным модулем размещается высококачественный, пожаростойкий теплоизолятор.
Нужен ли обогрев с помощью «теплого пола», когда пол отапливается за счет тепловых лучей инфракрасного излучателя? Как правило, при монтаже «теплого пола» закладывается мощность 100 – 120 Вт/м2. При ИК – отоплении, с учетом стен, на поверхность пола выделяется 40-50 Вт/м2. Поэтому достичь существенного потепления пола нельзя. Однако это компенсируется некоторой экономией затрат на монтажные работы и эксплуатацию, так как нагревается только поверхность пола, ковра и т. п. Сам пол до перекрытий будет представлять собой слой теплоизоляции. В детских комнатах и спальнях, желательно, чтобы постель, предметы, игрушки были теплее, чем окружающий воздух. В этом также проявляется некоторое качественное преимущество лучистого тепла.
Какие недостатки у инфракрасного отопления? Недостатков нет. Однако есть одно «но». Специалисты считают, что основное назначение инфракрасных обогревателей – отопление помещений большого объема с высокими потолками и плохой теплоизоляцией. Это, как правило, заводские корпуса, склады, автобазы, крытые спортивные и концертные залы, выставочные павильоны, закрытые рынки и ангары. Для таких сооружений экономия электроэнергии, с учетом локального характера отопления, может достигать 80%. Но следует заметить, что бетонные полы без утепления существенно снижают эффективность такого отопления. Однако если учесть, что капитальные затраты на оборудование незначительны, монтаж несложен, а профилактические и ремонтно-эксплутационные работы практически отсутствуют, становится очевидно преимущество инфракрасного отопления.