Радиаторы традиционно считаются атрибутами систем отопления с высокими температурными параметрами (в литературе термины «высокотемпературный» и «радиаторный» нередко даже используются как синонимы, в частности, когда речь идет о контурах отопительных систем). Но постулаты, на которых базировалась такая точка зрения, устарели. Экономия металла и строительной теплоизоляции не ставится сегодня выше экономии энергоресурсов. А технические характеристики современных радиаторов позволяют говорить не только о возможности их применения в низкотемпературных системах, но и о преимуществах такого решения. Это доказывают научные исследования, в течение двух лет осуществлявшиеся по инициативе компании Rettig ICC, владельца брендов Purmo, Radson, Vogel&Noot, Finimetal, Myson.
Снижение температуры теплоносителя — основная тенденция развития отопительной техники последних десятилетий в европейских странах. Это становилось возможным по мере улучшения теплоизоляции зданий, совершенствовании отопительных приборов. В 1980-х стандартные параметры были снижены до 75/65 ºC (подача/"обратка"). Основной выгодой от этого стало уменьшение потерь при выработке, транспортировке и распределении тепла, а также бóльшая безопасность для пользователей.
С ростом популярности напольного и других видов панельного отопления в системах, где они применяются, температура подачи уменьшена до уровня 55 ºC, что учтено конструкторами теплогенераторов, регулирующей арматуры и т.д.
Сегодня температура подачи в высокотехнологичных системах отопления может составлять 45 и даже 35 ºC. Стимул к достижению указанных параметров — возможность наиболее эффективно использовать такие источники тепла, как тепловые насосы и конденсационные котлы. При температуре теплоносителя вторичного контура 55/45 ºC коэффициент эффективности COP для теплового насоса типа « грунт-вода » составляет 3,6, а при 35/28 ºC уже — 4,6 (при работе только на обогрев). А эксплуатация котлов в конденсационном режиме, требующая охлаждения дымовых газов водой обратной линии ниже «точки росы» (при сжигании жидкого топлива — 47 ºC), дает выигрыш в КПД порядка 15 % и более. Таким образом, снижение температуры теплоносителя обеспечивает существенную экономию энергоресурсов, и, соответственно, сокращение выбросов углекислого газа в атмосферу.
До сих пор основным решением, обеспечивающим обогрев помещений при низкой температуре теплоносителя, считались «теплый пол» и конвекторы с медно-алюминиевыми теплообменниками. Инициированные Rettig ICC исследования позволили добавить в этот ряд стальные панельные радиаторы. (Впрочем, практика в данном случае идет впереди теории, и такие отопительные приборы достаточно давно используются в составе низкотемператруных систем в Швеции.
При участии нескольких научных организаций, включая университеты Хельсинки и Дрездена, радиаторы были протестированы в различных контролируемых условиях. К «доказательной базе» приобщены и результаты других работ по изучению функционирования современных систем отопления.
В конце января 2011 г. материалы исследований представлены журналистам ведущих специализированных изданий Европы на семинаре, состоявшемся в учебном центре Purmo-Radson в Эрпфендорфе (Австрия). С докладами выступили профессор Брюссельского университета (Vrije Universitet Brussels, VUB) Лин Питерс и глава Департамента энергетических систем Института строительной физики им. Фраунгофера (Fraunhofer-Institute for Building Physics, IBP) Дитрих Шмидт.
В докладе Лин Питерс рассматривались вопросы термического комфорта, точности и быстроты реагирования системы отопления на изменение условий, тепловых потерь.
В частности отмечалось, что причинами местного температурного дискомфорта являются: радиационная температурная ассиметрия (зависит от теплоотдающей поверхности и ориентации теплового потока); температура поверхности пола (когда она выходит из диапазона от 19 до 27 ºC); температурный перепад по вертикали (разность температур воздуха — от лодыжки до головы стоящего человека — не должна превышать 4 ºC).
При этом наиболее комфортны для человека не статичные, а «движущиеся» температурные условия (вывод Университета Калифорнии, 2003 г.). Внутреннее пространство с зонами, имеющими незначительный перепад температур, повышает ощущение комфорта. Но большие температурные изменения — причина дискомфорта.
По мнению Л. Питерс, для обеспечения теплового комфорта наиболее подходят именно радиаторы, передающие тепло как конвекцией, так и излучением.
Современные здания все больше становятся термически чувствительными — благодаря улучшению их теплоизоляции. Внешнее и внутреннее тепловые возмущения (от солнечного света, бытовой техники, присутствия людей) способны сильно воздействовать на климат в помещении. И радиаторы реагируют на эти тепловые изменения точнее, чем панельные системы отопления.
Как известно, «теплый пол», особенно устроенный в бетонной стяжке, — система с большой теплоемкостью, медленно реагирующая на регулирующие воздействия.
Даже если «теплый пол» управляется термостатами, быстрая реакция на подвод стороннего тепла невозможна. При укладке греющих труб в бетонную стяжку время реагирования напольного отопления на изменение количества поступающего тепла составляет около двух часов.
Быстро среагировавший на поступление стороннего тепла комнатный термостат отключает напольное отопление, которое продолжает отдавать тепло еще примерно в течение двух часов. При прекращении поступления стороннего тепла и открытии термостатического клапана полное прогревание пола достигается только спустя такое же время. В этих условиях действенным оказывается только эффект саморегулирования.
Саморегулирование — сложный динамический процесс. На практике он означает, что подача тепла от нагревателя регулируется естественным путем благодаря двум следующим закономерностям: 1) тепло всегда распространяется от более нагретой зоны к более холодной; 2) величина теплового потока определяется разностью температур. Понять суть этого позволяет известное (оно широко используется при выборе отопительных приборов) уравнение:
Q = Qном. ∙ (ΔT/ΔTном.)n,
где Q — теплоотдача нагревателя; ΔT — разница температуры нагревателя и воздуха в помещении; Qном. — теплоотдача при номинальных условиях; ΔTном. — разница температуры нагревателя и воздуха в помещении при номинальных условиях; n — экспонента нагревателя.
Саморегулирование характерно как для напольного отопления, так и для радиаторов. При этом для «теплого пола» значение n составляет 1,1, а для радиатора — порядка 1,3 (точные значения приводятся в каталогах). То есть реагирование на изменение ΔT во втором случае будет более «выраженным», и восстановление заданного температурного режима произойдет быстрее.
Важен с точки зрения регулирования и тот факт, что температура поверхности радиатора примерно равна температуре теплоносителя, а в случае с напольным отоплением это совсем не так.
При кратковременных интенсивных поступлениях стороннего тепла система регулирования «теплого пола» не справляется с работой, вследствие чего имеют место колебания температуры помещения и пола. Некоторые технические решения позволяют их снизить, но не устранить.
На рис. 1 показаны графики изменения оперативной температуры в смоделированных условиях индивидуального дома при его обогреве регулируемыми высоко-, низкотемпературными радиаторами и «теплым полом» (исследовательская работа Л. Питерс и Й. Ван дер Векена).
Дом рассчитан на проживание четырех человек и оснащен естественной вентиляцией. Источниками сторонних поступлений тепла являются люди и бытовая техника. В качестве комфортной задана оперативная температура
21 ºC. На графиках рассматривается два варианта ее поддержания: без перехода на энергосберегающий (ночной) режим и с ним.
Отметим: оперативная температура — показатель, характеризующий комбинированное воздействие на человека температуры воздуха, радиационной температуры и скорости движения окружающего воздуха.
Опыты подтвердили, что радиаторы явно быстрее, чем «теплый пол», реагируют на колебания температуры, обеспечивая меньшие ее отклонения.
Следующий довод в пользу радиаторов, приведенный на семинаре, — более комфортный и эффективный с точки зрения использования энергии температурный профиль внутри помещения.
В 2008 г. Джон Ар Майхрен и Стюр Холмберг опубликовали в международном журнале Energy and Buildings работу «Распределение температуры и тепловой комфорт в комнате с панельным радиатором, напольным и настенным отоплением» (F low patterns and thermal comfort in a room with panel, floor and wall heating). В ней, в частности, сравнивается вертикальное распределение температуры в одинаковых по площади и планировке помещениях (без мебели и людей), обогреваемых радиатором и «теплым полом» (рис. 2 ). Температура наружного воздуха составляла -5 ºC. Кратность воздухообмена — 0,8.
Вопрос, что такое низкотемпературное отопление, возникает у многих людей. Обычно такие системы характеризуются прогревом теплоносителя до 60 градусов по Цельсию. При этом, на входе в систему он имеет температуру около 40 градусов, а на выходе - около 60. Рассмотрим, как это достигается.
Температурный режим отопительных систем может быть описан тремя характеристиками:
- . Температура теплоносителя на входе в котел.
- . Температура на выходе.
- . Температура в обогреваемом помещении.
Данные котла должны указываться в техпаспорте изделий именно в этой последовательности. Отопительные системы традиционного типа (включая и центральное отопление), были рассчитаны таким образом, что на выходе из нагревателя вода должна иметь температуру около 80 градусов при температуре в 60 градусов на входе. Однако в наши дни такие показатели являются несколько устаревшими. Температура может быть снижена или теплосетью, или же самим пользователем. Европейские же котлы, которые сегодня практически полностью вытеснили советские отопительные аналоги, работают по несколько иным схемам.
По европейскому стандарту нормальный режим работы систем отопления предполагает температуру 60-75 градусов по Цельсию. Но здесь же говорится о понятии так называемого «мягкого тепла», предполагающего параметры системы с температурой до 55 градусов. И именно этот режим может стать нормативным в недалеком будущем, если учесть все ужесточающиеся требования к экономии. Таким образом, монтаж теплых полов становится все более актуальным.
О «теплых полах», пожалуй, слышали все. Именно эта система выступает одним из наиболее ярких примеров низкотемпературного отопления. К тому же, большинство владельцев частного дома сегодня уменьшают температуру котлов до «единички», дабы довести температуру теплоносителей до 50-60 градусов.
Какие преимущества есть у низкотемпературного отопления
При установке системы водяных теплых полов , вы получаете следующие преимущества:
- 1. Основное преимущество - это уровень комфорта. Ни для кого не секрет, что чересчур горячие батареи сушат воздух, образуя в доме излишнюю конвекцию, которая поднимает в доме много пыли, оказывая на человеческий организм негативное влияние.
- 2. Экономичность. Отказываясь от интенсивного обогрева в пользу выборочного, для которого характерна раздельная регулировка температуры, вы можете сэкономить до 20% теплоносителей.
- 3. Технологическая экономичность. Используя режим теплых труб, вы сможете открыть для себя сразу две возможности для обогрева - конденсационные котлы, характеризующиеся КПД до 95%, и солнечные коллекторы, позволяющие получить «бесплатную» энергию.
Устраняя основные источники теплопотерь и желая снизить затраты тогда, когда через 5-10 лет система окупится, владельцы домов могут начинать переоборудование отопительных систем на более экономичный режим работы.
Особой статистики тут нет, если позволяет высота полов, то выбор однозначно в пользу водяных (жидкостных) теплоносителей. При прочих равных условиях такое отопление ещё долго будет намного дешевле электрического.
Электрические нагреватели тоже используют, они минимальны в обслуживания и дарят широкие возможности в управлении не только климатом, но и отдельными участками встроенного конвертора. Поэтому такие варианты тоже весьма популярны, особенно, учитывая, что они не требуют глубокого канала для монтажа.
Изящное решение, показывающее эффективность встраиваемых конверторов , это примеры обогрева комнат при помощи обратки. Когда остывающий теплоноситель сначала поступает в конвертор и отдаёт остатки тепла нагреваемому воздуху. Такого рода «вторичные» контуры это фактически самые яркие примеры эффективной работы конверторов в низкотемпературных контурах, где температура носителя может составлять и 40 градусов. А температура воздуха и большой объём прогрева обеспечивается физическими размерами конвертора, той самой большой площадью элементов, отдающих тепло.
Так что сейчас наиболее распространенный конвертор – водяной, и в меньшем количестве электрический. На рынке есть комбинированные системы, где электрический нагрев помогает в точной регулировке температур, или в целом направлен на эффективное использование конвертора. В такой системе электронагрев – промежуточное звено повышения температуры теплоносителя, и пока они относятся к экзотическим видам конверторов.
Заметим только, что такая комбинация целесообразна там, где подогревается именно теплоноситель, в других ситуациях разумнее электронагревательным элементом прогревать воздух. И как раз комбинация, в которой электричеством нагревается теплоноситель конвертора, имеет особенное преимущество. Для замкнутого конвертора такого типа (с электроподогревом теплоносителя) не требуется подведение труб, что позволяет модернизировать систему отопления в уже готовых домах с отделкой.
Вне зависимости от используемого типа, встраиваемые конвекторы, кроме обогрева, в целом помогают поддерживать более качественный микроклимат. Не только водяные, но и электрические конвекторы не так «сушат» воздух, так что покупать увлажнитель даже при больших размерах конвертора не придётся.
Есть и другие плюсы, о чём ниже, а с точки зрения выбора того, что будет нагревать ваш конвертор, исходите из эксплуатационных затрат. Электрический обогрев будет стоить дороже, а водяной потребует затрат на обслуживание и уход. Запорная арматура, автоматика (или ручное управление) – всё это соединения, а значит, есть необходимость следить за протечками, и вообще, уделять внимание этой системе.
Некоторые преимущества встраиваемых конверторов в низкотемпературных контурах
Прежде всего, напомним, что конвертор позволяет использовать и горячий, и низкотемпературный теплоноситель, результат всё равно будет хорошим. Но сама конструкция конвертора такова, что исключает ожог при касании горячей поверхности (она закрыта решёткой) и т.н. «лучистую» энергию отопителя. Этот эффект хорошо знаком всем, кто проходил мимо горячего радиатора, когда кажется, что от холодной стены «дует холодом». Дело в том, что часть обогрева радиатор производит при помощи теплового излучения, когда сам нагретый металл греет не воздух, а всё вокруг. Такого неприятного эффекта встраиваемый конвертор не даёт.
Эксплуатация системы отопления с низкой температурой теплоносителя значительно продлевает срок её службы. Довольно очевидный вывод, ведь отсутствуют значительные температурные деформации, теплоноситель не работает в критических режимах и в целом системе более комфортно. Меньше соляных отложений внутри труб, дольше служат все соединения, давление в системе может быть ниже, чем в обычной системе, что снижает риски гидроударов и возникновения аварийных ситуаций.
Защищённость нагревательного элемента конвертора позволяет производителям использовать материалы, которые имеют очень высокую теплоотдачу: медь, алюминий и пр. Ряд современных радиаторов использует аналогичные материалы, но при этом весь радиатор закрывается защитной коробкой, а это снижает эффективность нагрева воздуха. Да и толщина пластин, самых эффективных нагревателей, в радиаторе больше, из соображений общей прочности конструкции.
Эстетика самого прибора отопления тоже имеет значение. Для низкотемпературных контуров применимы декоративные решётки конверторов из камня или иных материалов, что делает этот нагреватель элементом интерьера, а не пятном, которое хочется спрятать.
Установка вентилятора в конверторах с принудительной конвекцией позволяет обеспечить эффективный теплообмен. В низкотемпературном контуре разница температуры теплоносителя на входе и выходе может составить 10-15 градусов, но этой разницы с запасом хватает на прогрев помещения. Вспомните начало статьи, в радиаторах для прогрева комнаты эта разница может составлять 20-25 градусов, без использования дополнительных мер.
Теплоизоляция встраиваемого конвертора снижает потери тепла, и при этом пол вокруг него тоже греется, нагревая воздух. В стандартном размещении радиатор хорошо прогревает только стену, на которой висит, а пол под ним может быть очень холодным.
Конвертор, с точки зрения площади нагрева, близок к тёплому полу, но лишён его недостатка – невысокая температура пола. Если пол прогреть до 25 градусов это полностью решит проблему нагрева воздуха, но ходить по такому полу будет весьма проблематично. И при этом конвертор работает как раз в зоне пола, обеспечивая комфортный нагрев там, где нужно, всегда ведь неприятно ходить по холодному полу даже в тёплой комнате.
И, в конечном счете, в низкотемпературных контурах встраиваемые конвекторы не только успешно и эффективно решают проблемы прогрева помещений, но и делают это мягко. В комнатах, которые обогревает конвертор, нет, так называемых, разнотемпературных зон, когда вблизи радиатора жарко, а около двери прохладно. Равномерность и постоянность прогрева – ещё одно достоинство этого отопительного прибора, на который рекомендуем вам обратить самое пристальное внимание.
Если, конечно, у вас есть возможность спланировать установку именно такого нагревателя.
Радиаторы традиционно считаются атрибутами систем отопления с высокими температурными параметрами. Но постулаты, на которых базировалась такая точка зрения, устарели. Экономия металла и строительной теплоизоляции не ставится сегодня выше экономии энергоресурсов. А технические характеристики современных радиаторов позволяют говорить не только о возможности их применения в низкотемпературных системах, но и о преимуществах такого решения.
Радиаторы традиционно считаются атрибутами систем отопления с высокими температурными параметрами (в литературе термины «высокотемпературный» и «радиаторный» нередко даже используются как синонимы, в частности, когда речь идет о контурах отопительных систем). Но постулаты, на которых базировалась такая точка зрения, устарели. Экономия металла и строительной теплоизоляции не ставится сегодня выше экономии энергоресурсов. А технические характеристики современных радиаторов позволяют говорить не только о возможности их применения в низкотемпературных системах, но и о преимуществах такого решения. Это доказывают научные исследования, в течение двух лет осуществлявшиеся по инициативе компании Rettig ICC, владельца брендов Purmo, Radson, Vogel&Noot, Finimetal, Myson.
Снижение температуры теплоносителя - основная тенденция развития отопительной техники последних десятилетий в европейских странах. Это становилось возможным по мере улучшения теплоизоляции зданий, совершенствовании отопительных приборов. В 1980-х стандартные параметры были снижены до 75/65 ºC (подача/«обратка»). Основной выгодой от этого стало уменьшение потерь при выработке, транспортировке и распределении тепла, а также бóльшая безопасность для пользователей.
С ростом популярности напольного и других видов панельного отопления в системах, где они применяются, температура подачи уменьшена до уровня 55 ºC, что учтено конструкторами теплогенераторов, регулирующей арматуры и т.д.
Сегодня температура подачи в высокотехнологичных системах отопления может составлять 45 и даже 35 ºC. Стимул к достижению указанных параметров - возможность наиболее эффективно использовать такие источники тепла, как тепловые насосы и конденсационные котлы. При температуре теплоносителя вторичного контура 55/45 ºC коэффициент эффективности COP для теплового насоса типа «грунт-вода» составляет 3,6, а при 35/28 ºC уже - 4,6 (при работе только на обогрев). А эксплуатация котлов в конденсационном режиме, требующая охлаждения дымовых газов водой обратной линии ниже «точки росы» (при сжигании жидкого топлива - 47 ºC), дает выигрыш в КПД порядка 15 % и более. Таким образом, снижение температуры теплоносителя обеспечивает существенную экономию энергоресурсов, и, соответственно, сокращение выбросов углекислого газа в атмосферу.
До сих пор основным решением, обеспечивающим обогрев помещений при низкой температуре теплоносителя, считались «теплый пол» и конвекторы с медно-алюминиевыми теплообменниками. Инициированные Rettig ICC исследования позволили добавить в этот ряд стальные панельные радиаторы . (Впрочем, практика в данном случае идет впереди теории, и такие отопительные приборы достаточно давно используются в составе низкотемператруных систем в Швеции, рис. 1 ).
Рис.1
При участии нескольких научных организаций, включая университеты Хельсинки и Дрездена, радиаторы были протестированы в различных контролируемых условиях. К «доказательной базе» приобщены и результаты других работ по изучению функционирования современных систем отопления.
В конце января 2011 г. материалы исследований представлены журналистам ведущих специализированных изданий Европы на семинаре, состоявшемся в учебном центре Purmo-Radson в Эрпфендорфе (Австрия). С докладами выступили профессор Брюссельского университета (Vrije Universitet Brussels, VUB) Лин Питерс и глава Департамента энергетических систем Института строительной физики им. Фраунгофера (Fraunhofer-Institute for Building Physics, IBP) Дитрих Шмидт.
В докладе Лин Питерс рассматривались вопросы термического комфорта, точности и быстроты реагирования системы отопления на изменение условий, тепловых потерь.
В частности отмечалось, что причинами местного температурного дискомфорта являются: радиационная температурная ассиметрия (зависит от теплоотдающей поверхности и ориентации теплового потока); температура поверхности пола (когда она выходит из диапазона от 19 до 27 ºC); температурный перепад по вертикали (разность температур воздуха - от лодыжки до головы стоящего человека - не должна превышать 4 ºC).
При этом наиболее комфортны для человека не статичные, а «движущиеся» температурные условия (вывод Университета Калифорнии, 2003 г.). Внутреннее пространство с зонами, имеющими незначительный перепад температур, повышает ощущение комфорта. Но большие температурные изменения - причина дискомфорта.
По мнению Л. Питерс, для обеспечения теплового комфорта наиболее подходят именно радиаторы, передающие тепло как конвекцией, так и излучением.
Современные здания все больше становятся термически чувствительными - благодаря улучшению их теплоизоляции. Внешнее и внутреннее тепловые возмущения (от солнечного света, бытовой техники, присутствия людей) способны сильно воздействовать на климат в помещении. И радиаторы реагируют на эти тепловые изменения точнее, чем панельные системы отопления.
Как известно, «теплый пол», особенно устроенный в бетонной стяжке, - система с большой теплоемкостью, медленно реагирующая на регулирующие воздействия.
Даже если «теплый пол» управляется термостатами, быстрая реакция на подвод стороннего тепла невозможна. При укладке греющих труб в бетонную стяжку время реагирования напольного отопления на изменение количества поступающего тепла составляет около двух часов.
Быстро среагировавший на поступление стороннего тепла комнатный термостат отключает напольное отопление, которое продолжает отдавать тепло еще примерно в течение двух часов. При прекращении поступления стороннего тепла и открытии термостатического клапана полное прогревание пола достигается только спустя такое же время. В этих условиях действенным оказывается только эффект саморегулирования.
Саморегулирование - сложный динамический процесс. На практике он означает, что подача тепла от нагревателя регулируется естественным путем благодаря двум следующим закономерностям: 1) тепло всегда распространяется от более нагретой зоны к более холодной; 2) величина теплового потока определяется разностью температур. Понять суть этого позволяет известное (оно широко используется при выборе отопительных приборов) уравнение:
Q = Qном. ∙ (ΔT/ΔTном.)n,
где Q - теплоотдача нагревателя; ΔT - разница температуры нагревателя и воздуха в помещении; Qном. - теплоотдача при номинальных условиях; ΔTном. - разница температуры нагревателя и воздуха в помещении при номинальных условиях; n - экспонента нагревателя.
Саморегулирование характерно как для напольного отопления, так и для радиаторов. При этом для «теплого пола» значение n составляет 1,1, а для радиатора - порядка 1,3 (точные значения приводятся в каталогах). То есть реагирование на изменение ΔT во втором случае будет более «выраженным», и восстановление заданного температурного режима произойдет быстрее.
Важен с точки зрения регулирования и тот факт, что температура поверхности радиатора примерно равна температуре теплоносителя, а в случае с напольным отоплением это совсем не так.
При кратковременных интенсивных поступлениях стороннего тепла система регулирования «теплого пола» не справляется с работой, вследствие чего имеют место колебания температуры помещения и пола. Некоторые технические решения позволяют их снизить, но не устранить.
Радиаторы традиционно считаются атрибутами систем отопления с высокими температурными параметрами (в литературе термины «высокотемпературный» и «радиаторный» нередко даже используются как синонимы, в частности, когда речь идет о контурах отопительных систем). Но постулаты, на которых базировалась такая точка зрения, устарели. Экономия металла и строительной теплоизоляции не ставится сегодня выше экономии энергоресурсов. А технические характеристики современных радиаторов позволяют говорить не только о возможности их применения в низкотемпературных системах, но и о преимуществах такого решения. Это доказывают научные исследования, в течение двух лет осуществлявшиеся по инициативе компании Rettig ICC, владельца брендов Purmo, Radson, Vogel&Noot, Finimetal, Myson.
Если вы хотите купить отопительное оборудование, то Вы можете перейти в соответствюущий раздел:
Снижение температуры теплоносителя - основная тенденция развития отопительной техники последних десятилетий в европейских странах. Это становилось возможным по мере улучшения теплоизоляции зданий, совершенствовании отопительных приборов. В 1980-х стандартные параметры были снижены до 75/65 ºC (подача/"обратка"). Основной выгодой от этого стало уменьшение потерь при выработке, транспортировке и распределении тепла, а также бóльшая безопасность для пользователей.
С ростом популярности напольного и других видов панельного отопления в системах, где они применяются, температура подачи уменьшена до уровня 55 ºC, что учтено конструкторами теплогенераторов, регулирующей арматуры и т.д.
Сегодня температура подачи в высокотехнологичных системах отопления может составлять 45 и даже 35 ºC. Стимул к достижению указанных параметров - возможность наиболее эффективно использовать такие источники тепла, как тепловые насосы и конденсационные котлы. При температуре теплоносителя вторичного контура 55/45 ºC коэффициент эффективности COP для теплового насоса типа «грунт-вода» составляет 3,6, а при 35/28 ºC уже - 4,6 (при работе только на обогрев). А эксплуатация котлов в конденсационном режиме, требующая охлаждения дымовых газов водой обратной линии ниже «точки росы» (при сжигании жидкого топлива - 47 ºC), дает выигрыш в КПД порядка 15 % и более. Таким образом, снижение температуры теплоносителя обеспечивает существенную экономию энергоресурсов, и, соответственно, сокращение выбросов углекислого газа в атмосферу.
До сих пор основным решением, обеспечивающим обогрев помещений при низкой температуре теплоносителя, считались «теплый пол» и конвекторы с медно-алюминиевыми теплообменниками. Инициированные Rettig ICC исследования позволили добавить в этот ряд стальные панельные радиаторы. (Впрочем, практика в данном случае идет впереди теории, и такие отопительные приборы достаточно давно используются в составе низкотемператруных систем в Швеции.
При участии нескольких научных организаций, включая университеты Хельсинки и Дрездена, радиаторы были протестированы в различных контролируемых условиях. К «доказательной базе» приобщены и результаты других работ по изучению функционирования современных систем отопления.
В конце января 2011 г. материалы исследований представлены журналистам ведущих специализированных изданий Европы на семинаре, состоявшемся в учебном центре Purmo-Radson в Эрпфендорфе (Австрия). С докладами выступили профессор Брюссельского университета (Vrije Universitet Brussels, VUB) Лин Питерс и глава Департамента энергетических систем Института строительной физики им. Фраунгофера (Fraunhofer-Institute for Building Physics, IBP) Дитрих Шмидт.
В докладе Лин Питерс рассматривались вопросы термического комфорта, точности и быстроты реагирования системы отопления на изменение условий, тепловых потерь.
В частности отмечалось, что причинами местного температурного дискомфорта являются: радиационная температурная ассиметрия (зависит от теплоотдающей поверхности и ориентации теплового потока); температура поверхности пола (когда она выходит из диапазона от 19 до 27 ºC); температурный перепад по вертикали (разность температур воздуха - от лодыжки до головы стоящего человека - не должна превышать 4 ºC).
При этом наиболее комфортны для человека не статичные, а «движущиеся» температурные условия (вывод Университета Калифорнии, 2003 г.). Внутреннее пространство с зонами, имеющими незначительный перепад температур, повышает ощущение комфорта. Но большие температурные изменения - причина дискомфорта.
По мнению Л. Питерс, для обеспечения теплового комфорта наиболее подходят именно радиаторы, передающие тепло как конвекцией, так и излучением.
Современные здания все больше становятся термически чувствительными - благодаря улучшению их теплоизоляции. Внешнее и внутреннее тепловые возмущения (от солнечного света, бытовой техники, присутствия людей) способны сильно воздействовать на климат в помещении. И радиаторы реагируют на эти тепловые изменения точнее, чем панельные системы отопления.
Как известно, «теплый пол», особенно устроенный в бетонной стяжке, - система с большой теплоемкостью, медленно реагирующая на регулирующие воздействия.
Даже если «теплый пол» управляется термостатами, быстрая реакция на подвод стороннего тепла невозможна. При укладке греющих труб в бетонную стяжку время реагирования напольного отопления на изменение количества поступающего тепла составляет около двух часов.
Быстро среагировавший на поступление стороннего тепла комнатный термостат отключает напольное отопление, которое продолжает отдавать тепло еще примерно в течение двух часов. При прекращении поступления стороннего тепла и открытии термостатического клапана полное прогревание пола достигается только спустя такое же время. В этих условиях действенным оказывается только эффект саморегулирования.
Саморегулирование - сложный динамический процесс. На практике он означает, что подача тепла от нагревателя регулируется естественным путем благодаря двум следующим закономерностям: 1) тепло всегда распространяется от более нагретой зоны к более холодной; 2) величина теплового потока определяется разностью температур. Понять суть этого позволяет известное (оно широко используется при выборе отопительных приборов) уравнение:
Q = Qном. ∙ (ΔT/ΔTном.)n,
где Q - теплоотдача нагревателя; ΔT - разница температуры нагревателя и воздуха в помещении; Qном. - теплоотдача при номинальных условиях; ΔTном. - разница температуры нагревателя и воздуха в помещении при номинальных условиях; n - экспонента нагревателя.
Саморегулирование характерно как для напольного отопления, так и для радиаторов. При этом для «теплого пола» значение n составляет 1,1, а для радиатора - порядка 1,3 (точные значения приводятся в каталогах). То есть реагирование на изменение ΔT во втором случае будет более «выраженным», и восстановление заданного температурного режима произойдет быстрее.
Важен с точки зрения регулирования и тот факт, что температура поверхности радиатора примерно равна температуре теплоносителя, а в случае с напольным отоплением это совсем не так.
При кратковременных интенсивных поступлениях стороннего тепла система регулирования «теплого пола» не справляется с работой, вследствие чего имеют место колебания температуры помещения и пола. Некоторые технические решения позволяют их снизить, но не устранить.
На рис. 1 показаны графики изменения оперативной температуры в смоделированных условиях индивидуального дома при его обогреве регулируемыми высоко-, низкотемпературными радиаторами и «теплым полом» (исследовательская работа Л. Питерс и Й. Ван дер Векена).
Дом рассчитан на проживание четырех человек и оснащен естественной вентиляцией. Источниками сторонних поступлений тепла являются люди и бытовая техника. В качестве комфортной задана оперативная температура
21 ºC. На графиках рассматривается два варианта ее поддержания: без перехода на энергосберегающий (ночной) режим и с ним.
Отметим: оперативная температура - показатель, характеризующий комбинированное воздействие на человека температуры воздуха, радиационной температуры и скорости движения окружающего воздуха.
Опыты подтвердили, что радиаторы явно быстрее, чем «теплый пол», реагируют на колебания температуры, обеспечивая меньшие ее отклонения.
Следующий довод в пользу радиаторов, приведенный на семинаре, - более комфортный и эффективный с точки зрения использования энергии температурный профиль внутри помещения.
В 2008 г. Джон Ар Майхрен и Стюр Холмберг опубликовали в международном журнале Energy and Buildings работу «Распределение температуры и тепловой комфорт в комнате с панельным радиатором, напольным и настенным отоплением» (F low patterns and thermal comfort in a room with panel, floor and wall heating). В ней, в частности, сравнивается вертикальное распределение температуры в одинаковых по площади и планировке помещениях (без мебели и людей), обогреваемых радиатором и «теплым полом» (рис. 2 ). Температура наружного воздуха составляла -5 ºC. Кратность воздухообмена - 0,8.
Загрузка...
