Sadržaj članka
- Povijest grijanja – od zračenja do konvekcije i … opet do radijacije?
- Grijanje kod kuće – stvarnost
- Opis zračnih sustava grijanja
- Na kraju
U ovom članku: Zračno grijanje – 10.000 godina povijesti; prvi zračni sustavi grijanja; Ruska peć – generator infracrvenih zraka; zračenje topline ljudskog tijela; vrste modernih kućanskih zračnih sustava grijanja; na kraju – uvjeti pod kojima će zračenje grijanjem biti isplativije od konvektivnog.
Prije otprilike 200 godina, sustavi grijanja naših domova počeli su se preporođivati, peći i kamini popularni tisućama godina nazivali su se arhaizmi, zamijenili su ih sustavom grijanja vode koji daje konvekcijsku toplinu. Tijekom jednog stoljeća na zraku je stavljen križ, otpisano je za otpad, međutim, istraživanja znanstvenika provedena u posljednjih pola stoljeća pokazuju potpuno suprotno – sjajna toplina nadmašuje konvekcijsku toplinu u svojim karakteristikama i u brojnim karakteristikama. Predlažemo da razumijemo ovo pitanje i otkrijemo zašto je zračenje grijanjem bolje od konvekcijskog.
Povijest grijanja – od zračenja do konvekcije i … opet do radijacije?
Tisućama godina prvi i jedini izvor grijanja u ljudskom stanu bio je požar, a sama metoda grijanja bila je konvektivna zraka. Tijekom paljenja vatre u primitivnoj peći, a nakon toga, kada je vatra tinjala, iz kamenog portala su isticale infracrvene zrake, a kao posljedica konvekcije, zrak u sobi se zagrijavao. Očiti nedostatak ove metode grijanja je u tome što je, kada je izgarala vatra, stan bio ispunjen dimnim plinovima, stvarajući nepodnošljivu atmosferu. Stoga je na vrhu krova kuća napravljena rupa za dimnjak, kroz koju je izlazio vrući dim zajedno s grijanim zrakom, glavni ulog je napravljen na radijalnom grijanju, jer njegov intenzitet nije ovisio o stupnju zagrijavanja zraka.
Prije dvije tisuće godina stvoreni su novi sustavi grijanja, temeljeni na kanalima ispod površine kamenih poda, duž kojih su se kretali dimni plinovi iz rastopljenih peći, zagrijavajući podove svojom toplinom (hipokaust (dr. Rim), gloria (Španjolska), ondol (Koreja), dikan (Kina) itd.). U međuvremenu, stanovništvo Europe koristilo je djelomično izmijenjenu verziju požara – ognjište kaldrme zagrijano crnom bojom. Tek do 15. stoljeća, Europljani su poboljšali kameno ognjište, donijevši do njega ispušnu cijev od drva.
Hipokaust sustava grijanja
U 17. stoljeću, ruski sustav grijanja bio je popularan u kompleksima dvorca i palača Rusije i Europe – otvor za usisavanje zraka kretao se blizu zida peći i uz njega, gdje se zrak zagrijavao i zbog konvekcije dizao kroz razgranate ciglene kanale do prostorija koje je potrebno grijati. Izdajući toplinu, zrak iz prostorija izlazio je kroz ispušne kanale izvan zgrade. Sustav grijanja ovog dizajna u potpunosti je isključio mogućnost dimnih plinova koji ulaze u stambene prostore, što je u to vrijeme bilo nevjerojatno znanje. Ovaj sustav grijanja, nazvan “vatreno-zračni sustav”, uživao je rastuću popularnost sve do sredine 19. stoljeća, ali do kraja nije više bio potražen, što je bilo omogućeno stalnim niskofrekventnim šumom u zračnim kanalima, prekomjernom suhom zrakom, izgaranjem prašine taloženjem prašine na zidovima i unutarnjim predmetima.
Krajem 18. stoljeća francuski inženjer Jean-Simon Bonneman izumio je i izgradio prvi sustav grijanja tople vode, u kojem je cirkulacija rashladne tekućine bila izvršena na prirodan način. Pola stoljeća kasnije, sustav grijanja s prirodnom cirkulacijom rashladne tekućine, koji je razvio profesor Petr Grigorievich Sobolevsky, pojavio se u Rusiji. Konvekcijske vrste grijanja vodom, parom i vatrom-zrakom dobivaju na popularnosti iz godine u godinu, ponajviše zbog tehničkog napretka, pojave i razvoja centraliziranih izvora grijanja rashladne tekućine i sustava za isporuku do potrošačkih objekata. Obimna konstrukcija tipičnih visokih zgrada s minimalnom izolacijom fasada, nekvalitetno preklapanje prozora i otvora na vratima igra se u korist konvekcijskog grijanja vode – zračenje je učinkovito samo u dobro izoliranoj zgradi.
Međutim, 150 godina kasnije, znanstvenici su otkrili da je percepcija zračenja grijanjem mnogo bliža ljudima nego konvekcijsko grijanje zraka. I ne samo za osobu, već i za kućanske predmete, kao i materijale koji se koriste u unutarnjem uređenju prostora.
Grijanje kod kuće – stvarnost
Jeste li ikad bili zimi u neogrijanoj ili loše grijanoj sobi – školskoj učionici, institucijskoj publici ili skupštinskoj sali neke institucije? Kao odgovor na nezadovoljstvo publike, učiteljica (predavač) se smiruje – ništa, mi ćemo disati i za pola sata bit će toplo. I doista, nakon nekog vremena postaje toplije, ali razlog za to uopće nije povezan s izrazom “disati” – prisutni su zagrijavali atmosferu prostorije toplinskim zračenjem koje stvaraju njihova vlastita tijela. Infracrvene zrake koje proizlaze iz tijela prisutnih u publici zagrijavaju predmete smještene u blizini, koji zauzvrat stvaraju vlastito zračenje, prenoseći ga u susjedne objekte, a toplinu svojih površina u zrak.
Svaki objekt s temperaturom iznad apsolutne nule Kelvin (ili –273,15 ° C) emitira infracrvene zrake. Što je viša temperatura objekta, to je intenzivnije zračenje – na primjer, ljudsko tijelo pri normalnoj temperaturi (od 36,6 do 37 ° C) stvara infracrvene zrake raspona srednje valne duljine, valne duljine od 5 do 25 mikrona. Potrošnja ljudske energije za infracrveno zračenje smanjuje se ako temperatura okoline raste, ali ne zrak, već zatvorene strukture (zidovi, strop i pod) i namještaj. Činjenica je da je zračni medij proziran i propusan za infracrvene zrake, odnosno hladni zidovi i podovi će crpiti infracrvenu toplinu iz ljudskih tijela čak i pri sobnoj temperaturi od 25 stupnjeva – to je zračna izmjena topline, objasnjena zakonima Plancka i Stephena-Boltzmanna.
Generacije stanovnika navikle su na životne uvjete u zidovima od opeka i ploča, nastojeći nadoknaditi infracrvenu energiju tijela koja ide na zagrijavanje ogradnih struktura, uz pomoć raznih vrsta električnih konvektora. U sjećanju seljana ostajalo je nejasno uvjerenje o važnosti drvenih zidova u kući, koji su u stanju da “dišu”, nadoknađujući vlažnost zraka. pećnica.
Masivna konstrukcija ruske peći dobila je značajno mjesto u kući, savršeno je održavala toplinu i grijala cijelu kuću infracrvenim zračenjem. Nijedan sustav grijanja za vodu ili zrak ne može se u svojim mogućnostima grijanja usporediti s ruskom štednjakom! Usput, upravo zbog načina radijalnog zagrijavanja peciva u ruskoj pećnici ispada mnogo privlačnija i ukusnija nego u najmodernijoj pećnici, princip kuhanja u kojem se temelji na vrućem zraku (sustav vatre-zraka).
Svojstva zračenja energije sa stajališta grijanja istražila je laboratorija na Sveučilištu Yale, financirana od Fondacije John Bartlett Pearce – rezultati eksperimenta provedenog uz sudjelovanje volontera bili su vrlo otkrivajući. U prvoj fazi ispitanici su bili smješteni u maloj sobi s umjetno hlađenim zidovima, temperatura zraka u njoj održavana je uz pomoć grijača ventilatora na 50 ° C – volonteri odjeveni u laganu odjeću, nakon boravka u ovoj sobi, žalili su se na ekstremnu hladnoću. Tijekom druge faze temperatura zraka namjerno se snižavala na 10 ° C, a zidovi su se zagrijavali uz pomoć cijevi ugrađenih u unutrašnjost, kroz koje je cirkulirala topla voda – ispitanici, obučeni jednako lagano, obilno su se znojili kad su bili u ovoj sobi, bili su vrući.
Međutim, svatko od nas može u bilo kojem trenutku provjeriti i osobno iskusiti “vampirizam” hladnoće i “darivanje” grijanih zidova – samo trebate doći i stati ispred zida. Zimi ćete osjetiti hladnoću koja dolazi iz njega, budući da će materijal koji stvara zid apsorbirati infracrvene zrake koje proizlaze iz vas, ljeti ćete osjetiti toplinu, tj. Vaše tijelo će već apsorbirati infracrveno zračenje koje je zid dobio od Sunca tijekom dana.
Opis zračnih sustava grijanja
Masivna peć bila je i ostaje idealan izvor zračenja grijanjem, međutim, u stanu ili uredu, a u mnogim privatnim kućama, nerealno je urediti takvu peć. Razmislite o modernim sustavima grijanja sa zračenjem koji omogućavaju rad bez takve peći – “topli pod”, zidni i stropni zračni paneli.
Sustavi podnog grijanja razlikuju se u dizajnu i principu grijanja:
- konvektivni sustavi uključuju sve sustave s vodenim nosačem topline, kao i kabel, polaganje kabela u toplinski izolacijskim pločama i filmom (prostirke za grijanje – tanki kabel postavljen u mrežnu bazu);
- toplotna radijacija nastaje ugljičnim filmom (grijaći element – grafitne trake zapečaćene u poliesterskom filmu) i temeljnim podovima (njihovi grijaći elementi također su od grafita).
Ploče ugrađene na zidove su modularni blokovi izrađeni od bakrenih cijevi, nosač topline u njima je topla voda. Prijenos topline zračenja topline sa zidnih ploča s cirkulirajućom vrućom vodom na temperaturi od 40 ° C iznosi oko 80%, preostalih 20% zbog konvekcije – to je zbog dopušteno visoke temperature rashladne tekućine, koja prelazi maksimalnu postavljenu europskim standardima od 30 ° C za “topli pod”.
Bakreni modularni blokovi postavljaju se na površinu zida pomoću vodoravnih ili vertikalnih nosača šipki, a prije toga se na površinu zida postavlja sloj izolacije s aluminijskom folijom. Nakon ugradnje, zidne ploče zapečaćene su slojem žbuke 350 mm, prekrivene je gips kartonom ili drugim tvrdim oblogama. Pored vanjske instalacije, unutar betonskih zidova mogu se ugraditi modularni blokovi za zračenje grijanjem – pričvršćeni su na ojačani okvir s naknadnim izlijevanjem betonom.
Prednost zidnih ploča je niža toplinska inercija, u usporedbi s “toplim podovima”, što je posebno prikladno za zgrade s povremenim grijanjem. Treba imati na umu da je za učinkovito grijanje zidnim pločama potreban slobodan prostor oko oboda zidova u koji su ugrađeni – s velikim brojem ormara za namještaj, neracionalno ih je koristiti.
Prvi modeli zračnih stropnih ploča nastali su mnogo prije “toplih podova” i zidnih ploča, zanimanje proizvođača za njih objašnjeno je jednostavno – strop, a samim tim i stropne ploče, bio je smješten najudaljenije od domaćinstava, što je omogućilo grijanje ploča na visoke temperature bez ikakvih šteta za ljude. Maksimalna temperatura modernih stropnih ploča ovisi o visini stropova – optimalna razlika između temperature zraka u sobi i temperature površine gredne ploče je 10 ° C. Moderne stropne ploče nisu ugrađene u stropove – ugrađuju se na stropnu površinu, što pojednostavljuje njihovu ugradnju i održavanje.
Na kraju
Popularnost konvekcijskog grijanja danas je povezana samo s činjenicom da većina kuća ima minimalne karakteristike zadržavanja topline – ranije to nije zanimalo dizajnere i graditelje, jer su njihovi zadaci bili usmjereni na smanjenje troškova projekata. Stoga kuće užarene noću infracrvenim detektorima, kolosalni troškovi grijanja i česti kozmetički popravci. I upravo zbog velikih gubitaka topline kroz prozorske otvore, ugrađeni su radijatori grijanja izravno ispod njih – kako bi se odvojio hladan zrak s ulice koja prolazi kroz utore prozorskog okvira i njihovo zastakljivanje.
Konvektivno grijanje omogućuje vam brzo i relativno jeftino grijanje neizoliranih prostorija, ali ne dopušta vam da izbjegnete isušivanje zraka, hladan zrak na razini poda (najtopliji sloj zraka skuplja se na stropu), stalni rast plijesni zidova u hladnoj sezoni (zbog taloženja vlage na njihovim hladnim površinama) i potreba za čestim kozmetičkim popravcima – gornje su činjenice neosporne.
Ako su ogradne konstrukcije kuće izrađene od drveta, cigle ili armiranog betona, izolacija (sendvič ploče, materijali za toplinsku izolaciju nakon koje slijedi žbukanje itd.) Provodi se s vanjske (ulične) strane, a moderna vrata i prozori ugrađuju se u dovoljno prozorske i prozorske otvore niske stope toplinske vodljivosti, tada će se rješenje grijanja uz pomoć zračenja sustava grijanja opravdati. S druge strane, prilikom izolacije ograđenih konstrukcija iznutra prostorije, što se izvodi posebno često u višestambenim zgradama sovjetske gradnje, nema smisla graditi sustav grijanja na infracrvenom grijanju, jer materijal od kojeg su izrađeni zidovi neće se zagrijavati i ne odaje toplinu u obliku zračenja, jer zidne površine su termički izolirane izolacijskim materijalima.
Uzimajući u obzir nove zahtjeve za toplinsku zaštitu zgrada, utvrđene u SNiP 23-02-2003, zračni sustavi grijanja mogu također preuzeti vodstvo u konvektivnom grijanju. Kućanstvima bilo koje dobi bit će mnogo ugodnije i korisnije opažati infracrvene zrake određene valne duljine nego biti u zračnom “akvarijumu” s stalno hladnim zidovima, ispunjenim zrakom zagrijanim kao posljedica konvekcije i suspendirane prašine.
Molim vas, možete li mi reći kakvo je vaše mišljenje o zračnom grijanju kuće? Da li je isplativo i učinkovito, i je li to nešto što biste preporučili koristiti u svojoj kući? Hvala vam unaprijed na odgovoru!
Nažalost, nije jasno kako se ovaj tekst odnosi na zračno grijanje kuće. Može li netko objasniti kako je zračno grijanje dobro zaboravljeno i zašto? Kakva su vaša iskustva s tim sustavom grijanja?
Zračno grijanje kuće je sustav koji koristi zrak kao medij za prijenos topline i distribuciju toplog zraka kroz prostorije. Nažalost, ovaj tekst se ne bavi specifično zračnim grijanjem, pa nije jasno zašto je ono zaboravljeno. Iskustva s zračnim grijanjem mogu varirati ovisno o kvaliteti instalacije i održavanja sustava. Neki smatraju da je zračno grijanje učinkovito i ekonomično, dok drugi preferiraju druge vrste grijanja. Važno je savjetovati se s stručnjacima pri odabiru sustava grijanja koji najbolje odgovara potrebama i uvjetima vaše kuće.