Strålande uppvärmning – en väl glömd gammal

I denna artikel: Strålningsuppvärmning – 10 000 års historia; de första strålningsvärmesystemen; Rysk spis – generator av infraröda strålar; strålningsvärme hos människokroppen; typer av moderna hushållsstrålningsvärmesystem; i slutet – förhållandena under vilka strålningsvärme kommer att vara mer lönsamt än konvektivt.

Strålande uppvärmning - en väl glömd gammal

För ungefär 200 år sedan började värmesystemen i våra hus att återfödas, spisar och eldstäder, populära i tusentals år, kallades arkaismer, de ersattes av ett vattenvärmesystem som ger konvektiv värme. Under ett sekel sattes ett kors på strålningsvärmen, det avskrevs för skrot, men studier av forskare som genomförts under det senaste halva seklet visar helt motsatt – strålningsvärmen överträffar konvektiv värme i dess egenskaper och i ett antal egenskaper. Vi föreslår att vi förstår det här problemet och ta reda på varför strålningsvärme är bättre än konvektivt.

Uppvärmningens historia – från strålande till konvektiv och … igen till strålande?

I tusentals år var den första och enda värmekällan i en mänsklig bostad en eld, och metoden för att värma upp sig själv var konvektivstråle. Under bränningen av en eld i en primitiv spis och efter det, när elden smälter, kom infraröda strålar ut från stenportalen, och som ett resultat av konvektion upphettades luften i rummet. Den uppenbara nackdelen med denna uppvärmningsmetod är att när en eld brann fylldes bostaden med rökgaser, vilket skapade en outhärdlig atmosfär. Därför gjordes ett skorstenshål på toppen av husens tak genom vilket varm rök undkom tillsammans med uppvärmd luft, huvudstaken gjordes på strålande uppvärmning, eftersom dess intensitet inte bero på graden av luftuppvärmning.

För två tusen år sedan skapades nya värmesystem, baserade på kanaler under ytan av stengolv, längs vilka rökgaser från smälta spisar rörde sig, värmande golven med deras värme (hyp Holocaust (Dr. Rome), gloria (Spanien), ondol (Korea), dikan (Kina), etc.). Europas befolkning använde under tiden en delvis modifierad version av elden – en kullerstenseldstad värmd i svart. Först på 1400-talet förbättrade européerna stenhytten genom att föra ett avgasrör av trä till det.

Uppvärmningssystem hyp HolocaustUppvärmningssystem hyp Holocaust

På 1600-talet var det ”ryska systemet” för uppvärmning populärt i slott- och palatskomplexen i Ryssland och Europa – luftintagskaftet rann nära ugnsväggen och längs den, där luften upphettades och steg på grund av konvektion genom grenade tegelkanaler till lokalerna som behövde värmas upp. Efter att ha avgivit värmen gick luften från lokalerna ut genom avgaskanalerna utanför byggnaden. Ett värmesystem av denna design uteslutte fullständigt möjligheten att rökgaser kommer in i vardagsrummen, vilket var en fantastisk kunskap vid den tiden. Detta värmesystem, kallat ”eldluftssystemet”, fick en ökande popularitet fram till mitten av 1800-talet, men i slutet var det inte längre efterfrågat, vilket underlättades av den ständiga lågfrekventa brummen i luftkanalerna, överdriven torr luft, bränning av damm med deponering av damm sot på väggar och inre föremål.

I slutet av 1700-talet uppfann och byggde den franska ingenjören Jean-Simon Bonneman det första vattenvärmesystemet, där kylvätskans cirkulation genomfördes på ett naturligt sätt. Ett halvt sekel senare dök upp ett värmesystem med naturlig cirkulation av kylvätskan, utvecklad av professor Petr Grigorievich Sobolevsky, i Ryssland. Konvektionsvatten, ånga och eldluftsuppvärmningstyper har vunnit popularitet från år till år, till stor del på grund av teknisk utveckling, framväxten och utvecklingen av centraliserade källor för uppvärmning av kylvätska och system för leverans till konsumentföremål. Konvektiv värmevattenuppvärmning gynnades av storskalig konstruktion av typiska höghus med minimal isolering av fasader, överlappning av fönster- och dörröppningar av låg kvalitet – strålningsvärme fungerar endast i en välisolerad byggnad.

Strålande uppvärmning - en väl glömd gammal

Men 150 år senare har forskare funnit att uppfattningen av strålande uppvärmning är mycket närmare människor än konvektionsuppvärmning av luft. Och inte bara för en person, utan också för hushållsartiklar, liksom material som används i inredningen i lokaler.

Uppvärmning hemma – verklighet

Har du någonsin varit i ett ouppvärmt eller dåligt uppvärmd rum på vintern – ett skolklassrum, en institutföreläsningssal eller en möteshall på en institution? Som svar på publikens missnöje lugnar läraren (föreläsaren) sig – ingenting, vi andas och om en halvtimme blir det varmt. Och faktiskt, efter ett tag blir det varmare, men orsaken till detta är inte alls kopplad till termen ”andas” – de närvarande värmde atmosfären i rummet med termisk strålning som genererats av sina egna kroppar. Infraröda strålar som härstammar från kropparna hos de närvarande i publiken värmer upp föremålen som ligger nära dem, som i sin tur genererar sin egen strålning, överför den till angränsande föremål och värmen på deras ytor – till luften.

Strålande uppvärmning - en väl glömd gammal

Varje objekt med en temperatur över absolut noll Kelvin (eller –273,15 ° C) avger infraröda strålar. Ju högre temperaturen på föremålet, desto intensivare strålning – till exempel, människokroppen vid sin normala temperatur (från 36,6 till 37 ° C) genererar infraröda strålar i det medellångvåglängdsområdet, med en våglängd på 5 till 25 mikron. Förbrukningen av mänsklig energi för infraröd strålning reduceras om omgivningstemperaturen stiger, men inte luften, utan de inneslutna strukturerna (väggar, tak och golv) och möbler. Faktum är att luftmediet är transparent och genomträngligt för infraröda strålar, kalla väggar och golv kommer att dra infraröd värme från mänskliga kroppar även vid rumstemperatur på 25 grader – detta är strålningsvärmeutbyte, förklaras av lagarna i Planck och Stephen-Boltzmann.

Generationer av stadsfolk har vant sig vid levnadsförhållandena i tegel- och panelhus och försöker kompensera för konsumtionen av infraröd energi i kroppen, som går till att värma de inneslutna strukturerna med hjälp av olika typer av elektriska konvektorer. I stadsfolkets minne fanns en vag övertygelse om vikten av träväggar i huset som kan ”andas” och kompensera för luftens luftfuktighet – en sådan förmåga finns verkligen i omåligt timmer och timmerväggar, men huvudrollen i trähus spelades inte av dem, utan av den ryska ugn.

Strålande uppvärmning - en väl glömd gammal

Den massiva konstruktionen av den ryska spisen fick en betydande plats i huset, den höll perfekt värmen och värmde hela huset med infraröd strålning. Inget vatten- eller luftvärmesystem kan jämföra sina värmefunktioner med en rysk spis! Förresten, det är just på grund av den radiella uppvärmningsmetoden som bakverk i den ryska ugnen visar sig vara mycket mer aptitretande och smakligare än i den mest moderna ugnen, där matlagningsprincipen bygger på varmluft (eldluftssystem).

Strålande uppvärmning - en väl glömd gammal

Strålenergins egenskaper utifrån uppvärmningens synpunkt undersöktes av ett laboratorium vid Yale University, finansierat av John Bartlett Pearce Foundation – resultaten av ett experiment som genomfördes med deltagande av frivilliga var mycket avslöjande. Vid det första steget placerades försökspersonerna i ett litet rum med konstgjorda kylda väggar, lufttemperaturen i det bibehölls med hjälp av fläktvärmare på en nivå av 50 ° C – frivilliga klädda i lätta kläder, efter att ha stannat kvar i detta rum, klagade på extrem kyla. Under det andra steget sänktes lufttemperaturen medvetet till 10 ° C, och väggarna upphettades med hjälp av rör inbyggda i det inre, genom vilket varmt vatten cirkulerade – de försökspersonerna, fortfarande klädda som lätta, svettade rikligt medan de var heta i detta rum.

Men var och en av oss kan kontrollera och personligen uppleva ”vampirism” för förkylning och ”donation” av uppvärmda väggar när som helst – du behöver bara komma upp och stå framför väggen. På vintern kommer du att känna kylan som kommer från den, eftersom materialet som bildar väggen kommer att absorbera de infraröda strålarna som kommer från dig, på sommaren kommer du att känna värmen, det vill säga din kropp absorberar redan den infraröda strålningen som mottagits av väggen från solen under dagen.

Beskrivning av strålningsvärmesystem

En massiv spis var och är fortfarande en idealisk källa för strålande uppvärmning, men i en lägenhet eller kontor och i många privata hus är det orealistiskt att ordna en sådan spis. Tänk på moderna strålningsvärmesystem som gör det möjligt att göra utan en sådan spis – ”varmt golv”, vägg- och takstrålningspaneler.

Golvvärmesystem skiljer sig i design och värmeprincip:

  • konvektiva system inkluderar alla system med en vattenvärmebärare, såväl som kabel, kabel med läggning i värmeisolerande plattor och film (värmemattor – en tunn kabel placerad i en mesh-bas);

Strålande uppvärmning - en väl glömd gammal

  • Strålningsvärme genereras av kolfilm (värmeelement – grafitremsor tätade i en polyesterfilm) och kärngolv (deras värmeelement är också gjorda av grafit).

Strålande uppvärmning - en väl glömd gammal

Panelerna monterade på väggarna är modulära block tillverkade av kopparrör, varma vatten fungerar som en värmebärare i dem. Värmeöverföring av strålningsvärme från väggpaneler med cirkulerande varmvatten vid en temperatur på 40 ° C är cirka 80%, de återstående 20% redovisas genom konvektion – detta beror på den tillåtna höga temperaturen på kylvätskan, som överskrider det högsta som fastställts av europeiska standarder på 30 ° C för ett ”varmt golv”.

Kopparmodulblock installeras på väggytan med hjälp av horisontella eller vertikala stångstöd, innan ett lager av isolering med aluminiumfolie monteras på väggytan. Efter installationen tätas väggpanelerna med ett 350 mm gipsskikt, täckt med gipsskivor eller andra hårda beläggningar. Förutom extern installation kan modulära block för strålningsvärme installeras inuti betongväggar – de är fästa på en armeringsram med efterföljande hällning med betong.

Strålande uppvärmning - en väl glömd gammal

Fördelen med väggpaneler är lägre termisk tröghet jämfört med ”varma golv”, vilket är särskilt bekvämt för byggnader med intermittent uppvärmning. Det bör noteras att för effektiv uppvärmning behöver väggpaneler fritt utrymme runt omkretsen av väggarna i vilka de är installerade – med ett stort antal skåpmöbler är det irrationellt att använda dem.

De första modellerna av strålande takpaneler skapades långt innan ”varma golv” och väggpaneler, tillverkarens intresse för dem förklarades enkelt – taket, och därmed takpanelerna, låg längst från hushållen, vilket gjorde det möjligt att värma panelerna till höga temperaturer utan någon skador på människor. Den maximala temperaturen för moderna takpaneler beror på takhöjden – den optimala skillnaden mellan lufttemperaturen i rummet och balkens yttemperatur är 10 ° C. Moderna takpaneler är inte inbyggda i tak – de är installerade på takytan, vilket förenklar installation och underhåll.

Strålande uppvärmning - en väl glömd gammal

I slutet

Konvektionsuppvärmningens popularitet idag förknippas bara med det faktum att de flesta hus har minimala värmehållande egenskaper – tidigare intresserade detta inte designers och byggare, eftersom deras uppgifter fokuserades på att sänka kostnaden för projekt. Därför hus som lyser på natten i infraröda detektorer, kolossala uppvärmningskostnader och ofta kosmetiska reparationer. Och just på grund av den höga värmeförlusten genom fönsteröppningarna, installerades värmeelement direkt under dem – för att avskärma den kalla luften från gatan som kommer genom fönsterkarmens slitsar och genom deras glas..

Strålande uppvärmning - en väl glömd gammal

Konvektiv uppvärmning låter dig snabbt och relativt billigt värma upp oisolerade rum, men det låter dig inte undvika att torka ut luften, kall luft på golvnivå (det varmaste luftskiktet samlas i taket), konstant mögelväxt på väggarna under den kalla säsongen (på grund av fuktutlagring på deras kalla ytor) och behovet av frekventa kosmetiska reparationer – ovanstående fakta är obestridliga.

Strålande uppvärmning - en väl glömd gammal

Om husets inneslutna konstruktioner är gjorda av trä, tegel eller armerad betong, utförs isolering (sandwichpaneler, värmeisolerande material följt av gips etc.) på utsidan (gatan) och moderna dörrar och fönster installeras i fönster- och dörröppningar med tillräckliga låga värmeledningsförmåga, då löser problemet med uppvärmning med hjälp av ett strålningsvärmesystem rättfärdig sig. Å andra sidan, när man isolerar de inneslutna strukturerna från insidan av rummet, som utförs särskilt ofta i flera våningar med sovjetisk konstruktion, är det inte meningsfullt att bygga ett värmesystem på infraröd värme, eftersom materialet från vilket väggarna är tillverkade inte kommer att värmas upp och avger värme i form av strålning, eftersom väggytor är termiskt isolerade med isoleringsmaterial.

Strålande uppvärmning - en väl glömd gammal

Med beaktande av de nya kraven för värmeskydd av byggnader, som anges i SNiP 23-02-2003, kan strålningsvärmesystem väl ta över ledarskapet inom konvektiv värme. Det kommer att vara mycket trevligare och användbart för hushåll i alla åldrar att uppfatta infraröda strålar med en viss våglängd än att vara i ett luftakvarium med ständigt kalla väggar, fyllda med luft uppvärmd av konvektion och hängande damm.

Betygsätt artikeln
Dela med vänner
Webbplats med användbara tips för varje tillfälle
Lägg till en kommentar

Genom att klicka på knappen "Skicka kommentar" godkänner jag behandlingen av personuppgifter och accepterar sekretesspolicy