Как работает теплый плинтус

 

Система отопления частного дома, как и многие другие системы, все время находится в динамике развития. Появляются новые приборы, о которых мы даже не подозревали. Одной из разновидностей системы отопления является теплый плинтус. О том, как работает теплый плинтус, мы и поговорим в этой статье.

 

Принципы работы отопительных приборов

 

Современные приборы отопления по способу теплообмена с окружающей средой подразделяются на два основных типа: конвекционные и панельно-лучистые. Отличие их состоит в том, что конвекционные приборы работают за счет разницы температур между поверхностью прибора и воздухом в помещении. Они сначала нагревают воздух, который циркулируя, обогревает комнату и находящиеся в ней предметы.

 

Панельно-лучистые приборы наоборот, сначала греют предметы, находящиеся в помещение, способом теплового излучения, а уже нагретые предметы, прогревается воздух. Распределение температуры по помещению, ее равномерность и комфортность микроклимата зависят от типа установленной системы отопления.

 

Для обогрева жилья наши предки использовали устройства, работа которых была основана на принципе теплового излучения. Аккумулирующие и излучающие тепло камни у костра послужили подсказкой, которая привела к изготовлению печей для приготовления пищи, а затем и их использованию для отопления помещений. В более позднее время, в различных общественных и жилых зданиях для отопления применялся принцип нагрева поверхности стен помещений с помощью оригинальных конструкций.

 

 

В знаменитых банях Древнего Рима, а также старинных монастырях и крепостях, под полом и в стенах проводились отопительные системы. Водяной пар или горячий воздух переносил тепло по каналам, встроенным в стенах и полах, таким образом, нагревались пол и стены, а не воздух помещения. Данное изобретение стало прототипом современных систем обогрева поверхностей, называемое лучистым отоплением: теплый пол, теплые стены, отопление стеной, потолочное отопление.

 

В средние века и до «эпохи технических революций», в качестве стационарных обогревателей использовали изразцовые печи и открытые камины, которые излучали тепловую энергию внутрь помещения. Благодаря сбалансированному количеству тепла, накопленному в конструкциях здания, создавался приятный микроклимат. И это при незначительной потере энергии, так как воздух помещения нагревался уже вторично, а тепловая энергия накапливалась в стенах, поверхностях массивной печи и окружающих предметах, способных к ее аккумулированию и сохранению.

 

Система панельно-лучистого отопления

 

Одной из разновидностей системы панельно-лучистого отопления является «теплый пол». В отличие от радиаторов, теплый пол не производит постоянной циркуляции пыли, является низкотемпературной системой и обладает всеми преимуществами не конвекционного (лучистого) принципа отопления. Недостатком отопления теплым полом является тот факт, что стены и углы помещения прогреваются недостаточно эффективно. О достоинствах и недостатках теплого пола мы уже говорили в предыдущих статьях.

 

Этим же недостатком обладают и системы отопления радиаторами и конвекторами. Поправить это положение можно только одним способом, прогревая стены, тем самым, изменяя качество стены, улучшая ее теплотехнические свойства. Кроме того, прогретая стена будет излучать тепло внутрь комнаты. А «тепловой экран», который создается вдоль наружных стен, будет препятствовать оттоку тепла из помещения.

 

 

Отопление теплыми стенами

 

В конце 70-х годов прошлого века ряд специалистов в области теплотехники выступили с предложением возродить забытое панельное отопление и использовать его в современных системах обогрева. Они предложили систему отопления, построенную на основе плинтусных обогревателей. Нагреватели передавали на поверхность стен тепло, которое затем излучалось внутрь помещения.

 

Дизайнеры усложнили конструкцию и усовершенствовали дизайн плинтусной системы отопления посредством малогабаритных обогревателей — теплообменников, поместив их в специальный внешний корпус. Принцип его работы заключался в следующем: по периметру наружных стен в специальном кожухе устанавливается отопительный прибор. В основе прибора — теплообменный модуль, который состоит из двух медных труб с насаженными на них металлическими пластинами. По трубам отопительного прибора циркулирует горячая вода. Воздух, проходя через систему, нагревается и поднимается вдоль стен, как бы «прилипая» к поверхностям, в свою очередь нагревая их.  Теплые стены излучают энергию, обогревая помещение, в итоге получаем:

• Тепловой экран вдоль наружных стен и окон, который препятствует оттоку тепла из помещения;
• Тепловое излучение вместо конвекции, создающей конденсат на холодных наружных стенах;
• Теплые стены, сухие и без плесени, при более свежем воздухе в помещение. 

 

Эффект Коанда в системе теплого плинтуса

 

Сразу возникает вопрос, а каким образом поток теплого воздуха, распространяясь вдоль поверхностей, не отрывается от них и повторяет их форму? Это объясняется проявлением «эффекта Коанда». Он назван в честь румынского конструктора Анри Коанды (Henri Coanda, 1886-1972), который зафиксировал и описал условия, при которых струя воздуха при движении как бы «прилипает» к поверхностям и распространяется вдоль них. Действие эффекта можно наглядно продемонстрировать с помощь дыма или опытов со струей воды.

 

Если струя воды течет вдоль поверхности твердого тела, которая слегка искривлена в сторону струи, вода имеет тенденцию следовать этой поверхности. Проявление этого эффекта можно продемонстрировать на примере ложки и тонкой струйки воды из водопроводного крана.

 

Как работает теплый плинтус

 

 Аналогично и поведение воздуха, выходящего из плинтусной системы и движущегося вдоль стены. Нагретые с помощью теплового излучения предметы (потолок, пол, мебель) излучают, тепло во все стороны. Воздух нагревается уже вторично, от предметов. Этим достигается равномерное распределение температуры по всему помещению. Метод теплового излучения благоприятно влияет на здоровье, более экономичен, и помогает избежать ущерба от последствий действия влаги, так как:

• Отсутствует принудительный нагрев и циркуляция воздуха;
• Нет подъема пыли как при конвекционном принципе отопления, что очень важно для людей, страдающих аллергией и астмой, стены помещения и легкие остаются чистыми;
• Предотвращается образование конденсата на наружных стенах и как следствие сырости и плесень.
• Уменьшается коррозия конструктивных элементов;
• Тепловая энергия напрямую обогревает конструкции, и в них непосредственно аккумулируется;
• Отопление теплоизлучением создает чувство уюта и комфорта при более низкой температуре воздуха в помещение, чем при конвективной системе отопления;
• Отпадают дополнительные затраты на регулирование и поддержание оптимальной температуры и влажности воздуха при их колебаниях, обусловленных работой систем вентиляции;
• В больших по объему помещениях (спортзал, церковь, концертный зал) техника подогрева стен успешно заменяет дорогую в эксплуатации систему воздушного отопления,
• В высоких помещениях, благодаря методу обогрева стен, тепло поставляется именно туда, где в нем нуждается пользователь: в зоне пребывания, а не в виде поднимающегося к потолку теплого воздуха.

 

Для человека такой вид отопления наиболее комфортен, так как воздух нагревается от теплых поверхностей и находящихся в комнате предметов. Тело человека очень хорошо воспринимает тепловое излучение, как и солнечное, а воздух пропускает это излучение, не нагреваясь при этом, возникает ситуация, когда человеку тепло, а воздух остается свежим и прохладным.

 

 

Опыты с теплыми стенами

 

Интересный опыт был проведен в одной из лабораторий США. Люди, находящиеся в помещении с температурой воздуха +50 градусов, но специально охлажденными стенами мерзли, зато при +10 градусах, но нагретых стенах, им становилось жарко. Тем самым подтверждается факт, что теплообмен человека с окружающими его строительными конструкциями происходит излучением и, в первую очередь со стенами и окнами, граничащими с холодным наружным воздухом.

 

Чем холоднее их поверхность, тем лучше она поглощает тепло, излучаемое человеком. Поэтому, температура поверхностей ограждающих конструкций имеет очень большое значение, поскольку от этой температуры зависят тепловые потери организма человека путем излучения.

 

Расположение приборов отопления вдоль стен

 

Следовательно, располагая приборы отопления по периметру стен вместо плинтуса, мы получим систему отопления, максимально соответствующую требованиям и лишенную недостатков конвекционных систем. В России данную систему назвали «Теплый плинтус», хотя правильнее было бы считать ее «Теплой стеной», так как именно стены, в итоге, излучают тепло.

 

Импортные модели плинтусных систем, например, Best Board, в дословном переводе так и называются — «Лучистая стена».  Добавим, что отопление по принципу теплового излучения является наиболее эффективным и выгодным, с точки зрения затрат, так как чтобы нагреть предмет или тело человека, находящееся в помещение не нужно прогревать сначала воздух, который его окружает.

 

 

Экономичность отопления теплым плинтусом

 

Экономичность плинтусного отопления заключается и в том, что не требуется нагревать воздух до тех температурных норм, которые обязательны при конвекционном отопление. Многочисленные исследования подтвердили, что температура воздуха +16 градусов в помещении воспринимается как вполне комфортная, если температура поверхности стен составляет около 22 градусов. Таким образом, снизив температуру воздуха в помещениях приблизительно на 3 градуса, мы сэкономим около 21% (1 градус соответствует экономии энергии на 7%).  Именно такой принцип обогрева заложен природой. Солнечные лучи греют нашу планету: землю, дома, все, что находится на ее поверхности, но не греют воздух. Он прогревается уже от нагретых предметов и поверхности Земли.

 

В ночное время, когда Солнце скрыто за горизонтом, поверхность Земли отдает накопленное тепло, таким образом, работает природная система аккумулирования тепла. Тот же принцип работы заложен и в русской печке, которую для обогрева использовали наши мудрые предки, протапливая ее раз в день, затем теплая поверхность печи продолжительное время излучала тепло, создавая неповторимый уют и комфорт в доме.

 

Теплый плинтус и тепловой насос

 

Теплый плинтус отлично подходит для совместной работы с тепловым насосом, а отопление тепловыми насосами самое экономичное из всех существующих. Наружный воздух, грунт, вода являются бесплатными источниками тепловой энергии, на 1 кВт. затраченной энергии, тепловой насос при средней эффективности выдает 3 кВт. тепла. Экономия от применения теплового насоса, о котором мы уже говорили, и теплого плинтуса суммируется, результат получается ощутимый.

 

Термограмма стены, подогретой плинтусной системой, демонстрирует изменения температуры поверхности в зависимости от высоты точки измерения. Из нее видно, что средняя температура поверхности стены порядка 30,7 градусов, максимальная 36,6 градуса, как и температура тела человека. Это говорит о том, что температура прогрева не создает опасности для мебели, предметов интерьера, обоев и другого оборудования.

 

Но это не значит, что водяной теплый плинтус нельзя использовать с другими котлами. Хорошо работает теплый плинтус от газового отопления в частном доме.

 

Преимущества плинтусного отопления

 

Гигиенические исследования микроклимата помещений и того, как влияют изменения его отдельных компонентов на организм человека, позволили выработать определенные требования к системам отопления. Вот некоторые из них:

• Любая система отопления должна возмещать потери тепла в помещении через все его ограждающие конструкции (стены, пол, потолок).
• Система отопления должна независимо от колебаний наружной температуры поддерживать внутри помещений установленную гигиеническими нормами температуру.
• Температура внутреннего воздуха должна быть по возможности равномерной как в горизонтальном, так и в вертикальном направлении. Температура считается равномерной, если в горизонтальном направлении от окон до противоположной стены разница температуры воздуха не превышает 2 градуса, а в вертикальном 1 градус на каждый метр высоты (т.е. при высоте потолка 2,5 метра температура пола и потолка не должна отличаться более 2,5 градуса).
• Внутренние поверхности ограждений (стены, пол, потолок) должны нагреваться настолько, чтобы их температура приближалась к температуре воздуха в помещение.

 

Проанализировав недостатки конвекционных систем отопления, и учитывая преимущества, которые дает нам принцип излучения от нагретых стен, напрашивается вывод, что система отопления должна обладать следующими свойствами:

• Работать по принципу теплового излучения;
• Устанавливаться по периметру внешних стен, в нижней части, вместо плинтуса;
• Поддерживать в помещение равномерную температуру по всей высоте.

 

Какой должна быть система отопления

 

• Экономичной и энергосберегающей, что особенно важно в настоящее время, когда дорожают энергоносители;
• Способной использовать различные источники энергии, в том числе и альтернативные, такие как «тепловые насосы», использующие для нагрева воды энергию земли;
• Благотворно влиять на самочувствие и здоровье человека;
• Создавать комфортные условия проживания;
• Не приносить вред окружающей среде, отвечать высоким нормам экологической безопасности;
• Иметь широкие возможности применения в современной архитектуре и дизайне помещений.

 

 В заключение хотелось бы добавить, что в идеале:

• Конструкция системы отопления должна быть разборной, обеспечивающей удобство монтажа;
• Материал теплообменного модуля должен иметь высокую теплоотдачу;
• Наружные и декоративные элементы должны быть выполнены из прочных материалов.

 

Выводы:

Не смотря на то, что теперь знаю как работает теплый плинтус, я еще окончательно не определился как будет выглядеть система отопления моего будущего дома. Попробую рассмотреть теплый плинтус в качестве основной системы отопления частного дома. Об этом вы можете почитать в моей статье на эту тему. В следующей статье я расскажу как выбрать шуруповерт.

 

РЕКОМЕНДУЮ ЕЩЁ ПОЧИТАТЬ: