Strålende oppvarming av hjemmet – en godt glemt gammel

I denne artikkelen: Strålevarme – 10 000 års historie; de første strålende varmesystemene; Russisk komfyr – generator av infrarøde stråler; strålingsvarme fra menneskekroppen; typer moderne husholdningsstrålevarmesystemer; på slutten – forholdene under som strålevarme vil være mer lønnsomme enn konvektive.

For omtrent 200 år siden begynte varmesystemene i husene våre å gjenfødes, ovner og peiser, populære i tusenvis av år, ble kalt arkaiser, de ble erstattet av et vannvarmesystem som gir konvektiv varme. I løpet av et århundre ble et kors satt på strålevarmen, det ble avskrevet for skrot, studiene til forskere som er utført i løpet av det siste halve århundre viser imidlertid ganske motsatt – strålevarme overgår konvektiv varme i dets egenskaper, og i en rekke egenskaper. Vi foreslår å forstå dette problemet og finne ut hvorfor strålevarme er bedre enn konvektiv.

Innholdsfortegnelse i artikkelen

1. Historien om oppvarming – fra strålende til konvektiv og … igjen til strålende?
2. Oppvarming hjemme – virkelighet
3. Beskrivelse av strålende varmesystemer
4. På slutten

Historien om oppvarming – fra strålende til konvektiv og … igjen til strålende?

I tusenvis av år var den første og eneste oppvarmingskilden i en menneskelig bolig en brann, og metoden for å oppvarme seg selv var konvektiv bjelke. Under brenningen av en brann i en primitiv komfyr og etter det, da brannen ulmet, kom det ut infrarøde stråler fra steinportalen, og som et resultat av konveksjon, ble luften i rommet oppvarmet. Den åpenbare ulempen med denne oppvarmingsmetoden er at når en brann brant, ble huset fylt med røykgasser, noe som skapte en uutholdelig atmosfære. Derfor, på toppen av husene, ble det laget et skorsteinshull som varm røyk slapp ut sammen med oppvarmet luft, hovedstaken ble laget på strålende oppvarming, siden dens intensitet ikke var avhengig av graden av luftoppvarming.

For to tusen år siden ble nye varmesystemer opprettet, basert på kanaler under overflaten av steingulv, gjennom hvilke røykgasser fra smeltede ovner beveget seg, og oppvarmet gulvene med deres varme (hyp Holocaust (Dr. Rome), gloria (Spania), ondol (Korea), dikan (Kina) osv.). Befolkningen i Europa brukte i mellomtiden en delvis modifisert versjon av brannen – en peis dekket med brostein, oppvarmet i svart. Først på 1400-tallet forbedret europeerne steinharden ved å bringe et eksosrør av tre.

Varmeanlegg hyp Holocaust

På 1600-tallet var det «russiske oppvarmingssystemet» populært i slott- og palasskompleksene i Russland og Europa – luftinntakets skaft løp nær ovnveggen og langs den, der luften ble oppvarmet og på grunn av konveksjon steg den gjennom forgrenede teglkanaler til lokalene som måtte varmes opp. Etter å ha gitt fra seg varmen, gikk luften fra lokalene ut gjennom eksoskanalene utenfor bygningen. Et varmesystem av denne designen utelukket muligheten for at røykgasser kommer inn i boligkvarteret, noe som var en fantastisk kunnskap på den tiden. Dette varmesystemet, kalt «brannluftsystemet», likte økende popularitet frem til midten av 1800-tallet, men mot slutten av århundret var det ikke lenger etterspurt, noe som ble tilrettelagt av den konstante lavfrekvente brummen i luftkanalene, overdreven tørrhet i luften, brenning av støv med avsetning av støv sot på veggene og innvendige gjenstander..

På slutten av 1700-tallet oppfant og bygde den franske ingeniøren Jean-Simon Bonneman det første vannvarmesystemet, der sirkulasjonen av kjølevæsken ble utført på en naturlig måte. Et halvt århundre senere dukket det opp et varmesystem med naturlig sirkulasjon av kjølevæsken, utviklet av professor Petr Grigorievich Sobolevsky, i Russland. Konveksjonsvann, damp og brannlufttyper av oppvarming har vunnet popularitet fra år til år, hovedsakelig på grunn av teknisk fremgang, fremveksten og utviklingen av sentraliserte kilder til oppvarming av kjølevæske og systemer for levering til forbrukerobjekter. Til fordel for varmluftsvann, storskala konstruksjon av typiske høyhus med minimal isolering av fasader, overlapping av vinduer og døråpninger av lav kvalitet – strålingsvarme er kun effektiv i et godt isolert bygg.

150 år senere har forskere imidlertid funnet ut at oppfatningen av strålevarme er mye nærmere mennesker enn konveksjonsoppvarming av luft. Og ikke bare for en person, men også til husholdningsartikler, så vel som materialer som brukes i interiørdekorasjonen i lokaler.

Oppvarming hjemme – virkelighet

Har du noen gang vært i et uoppvarmet eller dårlig oppvarmet rom om vinteren – et skoleklasserom, en institutt forelesningssal eller et forsamlingshus på en institusjon? Som svar på publikums misnøye roer læreren (foreleseren) seg – ingenting, vi puster og om en halv time vil det være varmt. Og faktisk, etter en stund blir det varmere, men grunnen til dette er overhode ikke forbundet med begrepet «pustet» – de tilstedeværende varmet atmosfæren i rommet med termisk stråling generert av deres egne kropper. Infrarøde stråler som stammer fra kroppene til de som er til stede i publikum, varmer opp gjenstandene som ligger i nærheten av dem, som igjen genererer sin egen stråling, overfører den til nabobjekter, og varmen på overflatene deres – til luften.

Enhver gjenstand med temperatur over absolutt null Kelvin (eller –273,15 ° C) avgir infrarøde stråler. Jo høyere temperaturen på objektet er, desto mer intens er strålingen – for eksempel menneskekroppen ved sin normale temperatur (fra 36,6 til 37 ° C) genererer infrarøde stråler i det medium bølgelengdeområdet, med en bølgelengde på 5 til 25 mikron. Forbruket av menneskelig energi for infrarød stråling reduseres hvis omgivelsestemperaturen stiger, men ikke luften, men de lukkede strukturer (vegger, tak og gulv) og møbler. Fakta er at luftmiljøet er gjennomsiktig og gjennomtrengelig for infrarøde stråler, henholdsvis vil kalde vegger og gulv trekke infrarød varme fra menneskekropper selv ved 25 grader romtemperatur – dette er strålende varmeutveksling, forklart av lovene til Planck og Stefan-Boltzmann.

Generasjoner av byfolk er blitt vant til levekår i mur- og panelhus og prøver å kompensere for forbruket av infrarød energi i kroppen, som går til oppvarming av de lukkede strukturer, ved hjelp av forskjellige typer elektriske konvektorer. I minne om byfolket var det en vag overbevisning om viktigheten av trevegger i huset, som er i stand til å «puste», og kompensere for luftens luftfuktighet – en slik evne er faktisk til stede i umalt tømmer og tømmervegger, men hovedrollen i trehus ble ikke spilt av dem, men av den russiske stekeovn.

Den massive konstruksjonen av den russiske ovnen fikk en betydelig plass i huset, den holdt varmen perfekt og oppvarmet hele huset med infrarød stråling. Ingen vann- eller luftvarmesystem kan sammenligne sine varmefunksjoner med en russisk komfyr! Forresten, det er nettopp på grunn av den radielle oppvarmingsmetoden som bakevarer i en russisk ovn viser seg mye mer appetittvekkende og smakligere enn i den mest moderne ovnen, hvor tilberedningsprinsippet er basert på varmluft (brannluftsystem).

Egenskapene til strålingsenergi fra oppvarmingssynspunktet ble undersøkt av et laboratorium ved Yale University, finansiert av John Bartlett Pearce Foundation – resultatene av et eksperiment som ble utført med deltakelse av frivillige, var veldig avslørende. På det første stadiet ble forsøkspersonene plassert i et lite rom med kunstig avkjølte vegger, lufttemperaturen i det ble opprettholdt ved hjelp av vifteovner ved 50 ° C – frivillige kledd i lette klær, etter å ha oppholdt seg i dette rommet, klaget over ekstrem kulde. I løpet av det andre trinnet ble lufttemperaturen bevisst senket til 10 ° C, og veggene ble oppvarmet ved hjelp av rør bygget inn i interiøret, gjennom hvilket varmt vann sirkulerte – forsøkspersonene, fremdeles kledd som lett, svette voldsomt mens de var varme i dette rommet.

Imidlertid kan hver enkelt av oss sjekke og oppleve personlig «vampirisme» av kulde og «donasjon» av oppvarmede vegger når som helst – du trenger bare å komme opp og stå foran veggen. Om vinteren vil du føle at kulden kommer fra den, siden materialet som danner veggen vil absorbere de infrarøde strålene som kommer fra deg, om sommeren vil du kjenne varmen, det vil si at kroppen din allerede vil absorbere den infrarøde strålingen som veggen mottar fra solen i løpet av dagen.

Beskrivelse av strålende varmesystemer

En massiv komfyr var og er fortsatt en ideell kilde til strålevarme, men i en leilighet eller kontor, og i mange private hus, er det urealistisk å arrangere en slik komfyr. Vurder moderne strålingsvarmesystemer som gjør det mulig å gjøre uten en slik komfyr – «varme gulv», vegg og tak strålepaneler.

Gulvvarmesystemer er forskjellige i design og varmeprinsipp:

• konvektive systemer inkluderer systemer med vannvarmebærer, så vel som kabel, kabel med legging i varmeisolerende plater og film (varmematter – en tynn kabel plassert i en nettingbase);

• strålingsvarme genereres av karbonfilm (varmeelement – grafittstrimler forseglet i en polyesterfilm) og kjernegulv (varmeelementene deres er også laget av grafitt).

Panelene som er installert på veggene er modulære blokker laget av kobberrør, varmt vann fungerer som en varmebærer i dem. Varmeoverføringen av strålevarme fra veggpaneler med sirkulerende varmt vann ved en temperatur på 40 ° C er omtrent 80%, de resterende 20% faller på konveksjon – dette skyldes den tillatte høye temperaturen på kjølevæsken, som overskrider det maksimale som er satt av europeiske standarder på 30 ° C for et «varmt gulv».

Kobbermodulære blokker installeres på veggoverflaten ved hjelp av horisontale eller vertikale stangstøtter, før det monteres et isolasjonslag med aluminiumsfolie på veggoverflaten. Etter montering tettes veggpanelene med et 350 mm lag gips, dekket med gipsplater eller andre harde belegg. I tillegg til ekstern installasjon, kan modulære blokker for strålevarme installeres inne i betongvegger – de er festet til en armeringsramme med påfølgende heling med betong.

Fordelen med veggpaneler er lavere termisk treghet, sammenlignet med «varme gulv», noe som er spesielt praktisk for bygninger med periodisk oppvarming. Det skal bemerkes at for effektiv oppvarming trenger veggplater ledig plass rundt omkretsen av veggene de er installert i – med et stort antall skapmøbler er det irrasjonelt å bruke dem.

De første modellene av strålende takplater ble opprettet lenge før de «varme gulvene» og veggpanelene, produsentenes interesse for dem ble forklart ganske enkelt – taket, og derav takpanelene, lå lengst fra husholdningene, noe som gjorde det mulig å varme panelene til høye temperaturer uten noen skade på mennesker. Maksimal temperatur på moderne takpaneler avhenger av takhøyden – den optimale forskjellen mellom lufttemperaturen i rommet og overflatetemperaturen til bjelkepanelet er 10 ° C. Moderne takpaneler er ikke innebygd i tak – de er installert på takflaten, noe som forenkler installasjonen og vedlikeholdet.

På slutten

Populariteten til konveksjonsvarme i dag assosieres bare med det faktum at de fleste hus har minimale varmebeholdende egenskaper – tidligere interesserte dette ikke designere og utbyggere, siden oppgavene deres var fokusert på å redusere kostnadene for prosjekter. Derfor gløtter hus om natten i infrarøde detektorer, koster med varme oppvarming og hyppige kosmetiske reparasjoner. Og nettopp på grunn av det høye varmetapet gjennom vindusåpningene, ble varme radiatorer installert direkte under dem – for å kutte av den kalde luften fra gaten som kom gjennom sporene i vinduskarmer og gjennom vinduene..

Konvektiv oppvarming lar deg raskt og relativt billig varme opp uisolerte rom, men det lar deg ikke unngå å tørke ut luften, kald luft på gulvnivå (det varmeste laget av luft samler seg i taket), konstant muggvekst av veggene i den kalde årstiden (på grunn av fuktavsetning på deres kalde overflater) og behovet for hyppige kosmetiske reparasjoner – fakta ovenfor er unektelig.

Hvis husets omsluttende konstruksjoner er laget av tre, murstein eller armert betong, utføres isolasjon (sandwichpaneler, varmeisolerende materialer etterfulgt av pussing osv.) På utsiden (gaten), og moderne dører og vinduer er installert i vindu og døråpninger med tilstrekkelig lave temperaturer for varmeledningsevne, og deretter løse problemet med oppvarming ved hjelp av et strålende varmesystem vil rettferdiggjøre seg selv. På den annen side, når man isolerer de lukkende strukturer fra innsiden av rommet, som utføres spesielt ofte i flere etasjes bygninger med sovjetisk konstruksjon, gir det ingen mening å bygge et varmesystem på infrarød oppvarming, siden materialet som veggene er laget av ikke vil varme opp og avgir varme i form av stråling, fordi veggflater er termisk isolert med isolasjonsmaterialer.

Når man tar hensyn til de nye kravene til termisk beskyttelse av bygninger, beskrevet i SNiP 23-02-2003, kan strålingsvarmesystemer godt overta ledelsen innen konvektiv oppvarming. Husholdninger i alle aldre vil synes det er mye mer behagelig og nyttig å oppfatte infrarøde stråler med en viss bølgelengde enn å være i et luftakvarium med konstant kalde vegger, fylt med luft oppvarmet som et resultat av konveksjon og opphengt støv.