Системы лучистого обогрева современного образца (инфракрасные панели) поддерживают один из двух видов теплоносителя – гидравлический либо электрический. Гидравлическое (водяное) панельное лучистое отопление появилось в эксплуатации более 50 лет назад. Электрические лучистые нагревательные панели начали внедряться только после 1990-х годов. Между тем на современном этапе обе технологии представлены уже сильно изменёнными технически – с поддержкой более совершенных систем.
СОДЕРЖИМОЕ ПУБЛИКАЦИИ :
Тепло лучистых нагревательных панелей
Аналогично изразцовым печам, лучистые панели нагревают локально, создавая тёплый микроклимат в пространстве. Однако, поскольку инфракрасные нагревательные панели оснащены тонкой металлической поверхностью с малой или полностью отсутствующей тепловой массой, эти приборы способны быстро вырабатывать тепло.
Такой фактор привлекает для применения в местах редко эксплуатируемых и в условиях часто изменчивого климата. То есть в тех условия, где эксплуатация изразцовых печей, реактивно-массивных нагревателей и термически активных поверхностей зданий видится нерациональной.
Поскольку лучистые нагревательные панели способны быстро генерировать тепло, эти приборы логично подключать только в моменты присутствия людей внутри помещений.
Излучающие отопительные панели видятся более выгодными по отношению к отопительным системам старого образца. Главные преимущества – малый вес и компактное исполнение.
Также следует отметить простую установку отопительных панелей внутри зданий. Излучающие тепло панели допустимо монтировать на стенах или потолке. Приборы поддерживают свободно висящую конфигурацию или могут встраиваться в подвесную потолочную систему.
Эти моменты лишний раз подтверждают практичность приборов, возможности использования в разных комнатах здания. По сути, это своего рода мобильный тип отопительной системы.
С другой стороны, нагреваемая поверхность лучистой панели небезопасна для открытого применения, так как существует риск получения ожога при неосторожном обращении и отсутствии ограждения. Это означает, что передача тепла методом кондукции в данном случае невозможна.
Принцип действия обогревающих панелей
Внутри жидкостных панелей нагретая вода течет через пластиковые или медные трубки, прикрепленные к металлической пластине. Отбирая тепло от воды, металлическая пластина излучает тепло в пространство.
Электрические панели отопления работают похожим принципом, но тепло создается за счёт прохождения тока через электрическое сопротивление. Подобно водяным термически активным системам зданий, жидкостные лучистые панели также поддерживают эффект охлаждения.
Подобная конфигурация, между тем, не поддерживается электрическими лучистыми нагревательными панелями. С другой стороны, электрические панели отопления проще в установке и более отзывчивы по сравнению с гидравлическим вариантом. Требуется менее 5 минут для выхода электрической панели отопления на полную мощность излучения.
Ассоциация с традиционным радиатором
Жидкостные излучающие нагревательные панели не следует ассоциировать с так называемыми «радиаторами», которые широко распространены в европейской сантехнике. Несмотря на гидравлический принцип, конструкция направлена на создание максимальной доли конвекции.
Поэтому жидкостные отопительные панели логично называть «конвекторами». Лучистые металлические поверхности таких «радиаторов» обращены друг к другу, поэтому большая часть поверхности нагрева не излучает тепло напрямую к объекту.
Излучением энергии по принципу «друг к другу», воздух, поступающий снизу, нагревается между панелями посредством кондукции, затем поднимается и нагревает пространство методом конвекции.
Другое отличие состоит в том, что «радиаторы» имеют более низкие температуры поверхности, чем инфракрасные панели. Как следствие, доля лучистого тепла в общем теплообмене составляет всего 20-30%. То же самое касается электрических панельных «радиаторов».
Что касается электрических панелей обогрева, фактически речь идёт об электрических длинноволновых инфракрасных обогревателях. Но современные конструкции не следует приравнивать к старым образцам.
Устаревшие конструкции известны как электрические коротковолновые инфракрасные нагревательные приборы. Их явное отличие – генерация видимого красного света в процессе работы.
Современные долговечные лучистые нагреватели не создают видимого света и отличаются более низкими температурами поверхности. Необходимо подчеркнуть:
Обе технологии оказывают определённое влияние на здоровье человека.
Эффективность в зависимости от конструкции панели
Инфракрасные нагревательные панели являются идеальным дополнением для систем радиационного отопления с высокой массой. Например, инфракрасная панель отопления способна быстро нагреть часть комнаты, пока изразцовая печь выходит на рабочий режим.
Такой принцип решает задачу экономичного комфорта для людей, приверженных нерегулярным графикам посещения жилья. Аналогично сочетание «быстрого» и «медленного» источников лучистого нагрева открывает больше возможностей регулировки в условиях переменной погоды.
Различные источники лучистого нагрева также могут дополнять друг друга в разных комнатах одного здания. Например, изразцовая печь гостиной может удачно совмещаться с лучистыми нагревательными панелями, установленными в спальной и ванной комнатах.
Тем не менее, важно иметь в виду, что лучистые нагревательные панели теряют часть своих преимуществ по сравнению с высоко-массивными тепловыми системами, если постоянно используются и когда внутри помещений присутствует много людей.
Этот вывод особенно справедлив для электрических панелей отопления, которым потребуется больше энергии при постоянной работе. Электрические обогревающие панели утрачивают преимущества по эффективности в сравнении с обычным конвекционным отоплением, если используются для обогрева всей площади вместо создания отдельных зон микроклимата.
Вертикальное или горизонтальное излучение тепла?
Каждый источник лучистого отопления нагревает воздух. Однако доля излучения теплообмена источника излучения может варьироваться от 50 до 95%, в зависимости от ориентации поверхности лучистого нагрева.
Если имеет место направление вниз, достигается наибольшая доля излучения (до 95%). В то же время боковые направления дают эффект теплоотдачи на 60-70%. Тепловые поверхности, обращённые вверх, способны достигать не более 50-60% теплопередачи.
Значимое влияние поверхностной ориентации наблюдается при естественном движении нагретого воздуха вверх. Поскольку нисходящей конвекции не существует — теплый воздух всегда поднимается. Лучистая тепловая поверхность, направленная вниз, практически не нагревает воздух.
Как следствие, потолочные радиаторные нагревательные поверхности являются наиболее энергетически эффективными. Так, если для получения оптимального излучения, какое даёт панель, направленная вниз, требуется мощность 250 Вт, аналогичная панель, ориентированная на боковину, требует уже 325 Вт, а направленная вверх — 350 Вт мощности.
Однако высокая доля лучистого тепла для нагревательных панелей, обращенных вниз, не означает, что потолок по определению является наиболее подходящим местом для установки источника лучистого тепла.
Люди обычно находятся в вертикальном положении во время бодрствования, либо встают, либо садятся. Поэтому, в то время как потолочная панель максимизирует производство лучистого тепла, вертикально расположенная боковая панель максимизирует прием лучистой энергии.
Лучистая температурная асимметрия панели
Еще одна причина выбора вертикально ориентированной поверхности лучистого нагрева — это лучистая температурная асимметрия. Человеческому организму присуще свойство испытывать разницу температур, когда идёт нагрев местным источником кондуктивного отопления.
Человек, сидящий перед открытым огнем, получит достаточное лучистое тепло для одной стороны тела, но другая сторона остаётся в зоне холодного воздуха противоположной половины комнаты. То есть, чувствительность температурной асимметрии сильно зависит от ориентации источника нагрева.
Люди менее чувствительны к лучистой температурной асимметрии, вызванной нагретой вертикальной поверхностью изразцовой печи или настенной инфракрасной нагревательной панелью.
Здесь разница температур может достигать 35ºC, прежде чем 1 из 10 человек начнёт жаловаться на тепловой дискомфорт. Тем не менее, в случае с направленным вниз источником лучистого тепла, жалобы отмечались при разности температур всего в 4-7°C.
Когда разность температур составляет 15ºC, около 50% людей, участвующих в эксперименте, сообщают о тепловом дискомфорте. Вывод прост: голова является частью тела, наиболее чувствительной к признакам нагрева.
Чувствительность относительно горячей поверхности над людскими головами не является проблемой, когда вся площадь поверхности выступает источником лучистого отопления. Например, термически активный потолок.
Из-за большой поверхности нагрева, лучистая температура такой системы невысока, часто ниже температуры тела человека. Тем не менее, гораздо более высокие температуры электрических или гидравлических излучающих нагревательных панелей способны нарушать температурную асимметрию тела некоторых людей.
Безопасность лучистых систем отопления
Существует разница между излучением солнца и похожим эффектом от систем лучистого нагрева. Солнце значительно горячее, а температура поверхности объекта излучения является фактором, определяющим доминирование длин волн электромагнитного спектра.
Очевидно: чем выше температура поверхности, тем выше доля коротковолнового излучения. Поскольку солнце имеет очень высокую температуру поверхности, выдаётся значительное количество вредных ультрафиолетовых и коротковолновых инфракрасных волн. Поэтому врачи не рекомендуют много времени находиться под лучами солнца.
Однако если температура поверхности источника ниже 100ºC, как в случае систем лучистого отопления, длинноволновый инфракрасный луч доминирует в теплопередающем потоке. При этом длинноволновое инфракрасное излучение не способно проникать сквозь кожу и считается безвредным.
Тем не менее, камины, дровяные печи и коротковолновые лучистые обогреватели, температура которых выше температуры изразцовых печей, инфракрасных панелей или нагретых строительных поверхностей, теоретически считаются опасными. Эти объекты излучают коротковолновую радиацию, а потому могут создавать последствия для здоровья.
Пример – «Erythema ab igne» – инфракрасная эритема, рассматривается состоянием кожи, вызванным повторным и продолжительным воздействием источника тепла. В принципе, доброкачественный дерматит, пятна от которого обычно исчезают спустя некоторое время после окончания теплового воздействия.
Последствия долговременного нагрева
Однако если нагрев продолжается долгое время, заболевание кожи грозит перерасти в хронический вид. В конечном итоге не исключён рак кожи. Правда, такие варианты встречались крайне редко. Основная проблема – косметический эффект, достаточно впечатляющий, напоминающий татуировку.
Дефект «Erythema ab igne», вызванный источником лучистого тепла, традиционно встречается у поваров и пекарей (на руках), а также у ювелиров, серебряников и стеклодувов (на лице). Квалифицируется как профессиональное заболевание.
Медицинские случаи, вызванные слишком близким расположением людей у коротковолновых лучистых источников тепла, регистрируются достаточно часто. А вот сообщений о том, что дефект «Erythema ab igne» вызван длинноволновыми источниками лучистого тепла – никогда не фиксировалось.
Тем не менее, конструкции современных кондуктивных источников тепла выглядят рискованными элементами. Электрические и гидравлические нагревательные элементы с низкой температурой поверхности встраиваются в столы, стулья, скамейки.
Нередко такие конструкции используются в качестве переносных нагревательных модулей. Технологии устройства не ограничиваются мебелью или одеждой. Примерами выступают нагревающие браслеты или вещи гардероба с электрическим подогревом.
Недавние сообщения показывают, что дефект «Erythema ab igne» может проявляться после использования нагревательных модулей, обогревателей автомобильных сидений, нагревающих одеял, бутылок с горячей водой и даже ноутбуков, горячих ванн и душевых кабин.
Справедливости ради стоит отметить: большая часть случаев — это следствие чрезмерного использования кондуктивного нагрева. Например, использование источника тепла внутри автомобиля (сиденье с подогревом) в течение 2-4 часов в день. Очевидно: кондуктивные системы отопления способны воздействовать на кожу человека. Поэтому рекомендуется соблюдать осторожность.