Selles artiklis: kiirgav küte – 10 000 aastat ajalugu; esimesed kiirgavad küttesüsteemid; Vene ahi – infrapunakiirte generaator; inimkeha kiirguskuumus; tänapäevaste majapidamises kiirgavate küttesüsteemide tüübid; lõpus – tingimused, mille korral kiirgusega kuumutamine on kasumlikum kui konvektiivne.
Umbes 200 aastat tagasi hakkasid meie majade küttesüsteemid uuestisündima, tuhandeid aastaid populaarseid ahjusid ja kaminaid nimetati arhaismideks, need asendati veeküttesüsteemiga, mis annab konvektiivse soojuse. Sajandil pandi kiirgavale kuumusele rist, see kanti vanarauaks, kuid viimase poole sajandi jooksul tehtud teadlaste uuringud näitavad vastupidist – kiirguskuumus ületab oma omaduste ja mitmete omaduste korral konvektiivsoojust. Teeme ettepaneku mõista seda küsimust ja teada saada, miks kiirgavküte on parem kui konvektiivne.
Kuumutamise ajalugu – kiirgusest konvektiivseks ja … taas kiirgavaks?
Tuhandeid aastaid oli inimese eluruumi esimene ja ainus kütteallikas tulekahju ning kuumutusmeetod ise oli konvektiivne tala. Tulekahju põletamise ajal primitiivses ahjus ja pärast seda, kui tuli oli tumenenud, väljusid kiviportaalist infrapunakiired ja konvektsiooni tagajärjel kuumutati ruumis õhk. Selle kuumutusmeetodi ilmne puudus on see, et tulekahju ajal oli eluruum täidetud suitsugaasidega, luues väljakannatamatu atmosfääri. Seetõttu tehti majade katuste ülaossa korstna auk, mille kaudu väljus kuum suits koos kuumutatud õhuga, põhirõhk oli radiatsioonküttel, kuna selle intensiivsus ei sõltunud õhukütte astmest.
Kaks tuhat aastat tagasi loodi uued küttesüsteemid, mis põhinesid kivipõrandate pinna all olevate kanalite baasil, mööda mida liikusid sulanud ahjude suitsugaasid, kuumutades põrandaid oma soojusega (hüpokaust (dr. Rooma), gloria (Hispaania), ondol (Korea), dikan (Hiina) jne). Vahepeal kasutasid Euroopa elanikud tulekahju osaliselt muudetud versiooni – munakividega kaetud kaminat, mida kuumutati musta värviga. Ainult 15. sajandiks parandasid eurooplased kiviahjust, viies selle puidust väljalasketoru.
Küttesüsteemi hüpokaust
17. sajandil oli Venemaa ja Euroopa lossi- ja paleekompleksides populaarne “vene küttesüsteem” – õhu sissevõtuvõll jooksis ahju seina lähedal ja mööda seda, kus õhku kuumutati ja konvektsiooni tõttu tõusis hargnenud telliskanalite kaudu ruumidesse, mida oli vaja soojendada. Soojust eraldades väljus ruumide õhk hooneväliste väljalaskekanalite kaudu. Selle disainilahendusega küttesüsteem välistas täielikult suitsugaaside sisenemise eluruumidesse, mis oli tol ajal hämmastav oskusteave. See “tuule-õhu süsteemiks” nimetatud küttesüsteem kasvas üha populaarsemaks kuni 19. sajandi keskpaigani, kuid selle lõpuks polnud enam nõudlust, mida hõlbustas õhukanalite pidev madalsageduslik õhustik, õhu liigne kuivus, tolmu põletamine koos tolmu tahma ladestumisega seintele ja sisustuselementidele..
18. sajandi lõpus leiutas ja ehitas prantsuse insener Jean-Simon Bonneman esimese veeküttesüsteemi, milles jahutusvedeliku ringlus toimus looduslikul viisil. Pool sajandit hiljem ilmus Venemaal professor Petr Grigorievich Sobolevsky poolt välja töötatud jahutusvedeliku loodusliku ringlusega küttesüsteem. Konvektsioonivee-, auru- ja tuleõhuga kütteliigid on aasta-aastalt populaarsust kogunud, peamiselt tänu tehnika arengule, jahutusvedeliku tsentraliseeritud kütteallikate ja süsteemide tekkimisele ja arenemisele ning selle tarnimiseks tarbijaobjektidele. Konvektiivset sooja vee soojendamist soosis tüüpiliste kõrghoonete suuremahuline ehitamine, mille fassaadid on minimaalselt isoleeritud, akna- ja ukseavade madala kvaliteediga kattuvus – radiatsiooniküte on efektiivne ainult hästi soojustatud hoones.
Kuid 150 aastat hiljem on teadlased leidnud, et kiirguskütte tajumine on inimestele palju lähedasem kui õhu konvektsioonkuumutamine. Ja mitte ainult inimesele, vaid ka majapidamistarvetele, samuti materjalidele, mida kasutatakse ruumide sisekujunduses.
Küte kodus – reaalsus
Kas olete kunagi olnud talvel soojendamata või halvasti köetud ruumis – kooli klassiruumis, instituudi loengusaalis või asutuse saalis? Vastuseks publiku rahulolematusele rahuneb õpetaja (õppejõud) – ei midagi, hingame ja poole tunni pärast on soe. Tõepoolest, mõne aja pärast läheb soojemaks, kuid selle põhjus pole üldse seotud terminiga “sissehingatud” – kohalolijad soojendasid ruumi atmosfääri oma keha tekitatud soojuskiirgusega. Publikus viibivate inimeste kehadest väljuvad infrapunakiired soojendavad nende läheduses asuvaid objekte, mis omakorda tekitavad oma kiirguse, kandes selle edasi naaberobjektidesse, ja nende pindade soojust – õhku.
Kõik objektid, mille temperatuur on üle absoluutse nulli Kelvini (või –273,15 ° C), kiirgavad infrapunakiiri. Mida kõrgem on objekti temperatuur, seda intensiivsem on radiatsioon – näiteks tekitab inimkeha normaalsel temperatuuril (36,6–37 ° C) keskmise lainepikkuse vahemiku infrapunakiiri, lainepikkusega 5–25 mikronit. Inimese energiatarbimine infrapunakiirguse jaoks väheneb, kui keskkonna temperatuur tõuseb, kuid mitte õhk, vaid ümbritsevad konstruktsioonid (seinad, lagi ja põrand) ja mööbel. Fakt on see, et õhukeskkond on läbipaistev ja vastavalt infrapunakiirgust läbilaskev, külmad seinad ja põrandad tõmbavad inimkehadest infrapunakiirgust isegi temperatuuril 25 kraadi – see on kiirgav soojusvahetus, mida selgitavad Plancki ja Stefan-Boltzmanni seadused.
Linnarahva põlvkonnad on harjunud elamistingimustega telliskivides ja paneelmajades, püüdes erinevat tüüpi elektriliste konvektorite abil kompenseerida keha infrapunaenergia tarbimist, mis läheb ümbritsevate konstruktsioonide soojendamiseks. Linnaelanike mälestuses oli ebamäärane veendumus maja puidust seinte olulisuses, mis suudavad “hingata”, kompenseerides õhuniiskust – tõepoolest, selline võime on olemas värvimata puit- ja palkseintel, kuid puumajades mängisid põhirolli mitte nemad, vaid venelane ahi.
Vene ahju massiivsele ehitusele anti majas märkimisväärne koht, see hoidis soojust ideaalselt ja soojendas kogu maja infrapunakiirgusega. Ükski vee- ega õhuküttesüsteem ei suuda oma küttevõimalusi võrrelda vene pliidiga! Muide, just radiaalse kuumutamise meetodi tõttu osutuvad vene ahjus küpsetatud tooted palju isuäratavamaks ja maitsvamaks kui kõige kaasaegsemas ahjus, mille küpsetuspõhimõte põhineb kuumal õhul (tule-õhu süsteem).
Kiirgusenergia omadusi kuumutamise seisukohalt uuris Yale’i ülikooli labor, mida rahastas John Bartlett Pearce Foundation – vabatahtlike osalusel läbi viidud eksperimendi tulemused olid väga paljastavad. Esimeses etapis paigutati katsealused väikesesse, kunstlikult jahutatud seintega ruumi, õhutemperatuuri selles hoiti ventilatsioonisoojendite abil 50 ° C juures – heledatesse riietesse riietatud vabatahtlikud kaebasid pärast selles toas viibimist äärmiselt külma. Teise etapi ajal alandati õhutemperatuuri tahtlikult 10 ° C-ni ja seinu soojendati sisemusse ehitatud torude abil, mille kaudu ringles kuum vesi – katsealused, kes olid riietunud sama kergelt, higistasid selles toas viibides ohtralt, kui nad olid kuumad.
Kuid igaüks meist saab igal ajal kontrollida ja isiklikult kogeda külma “kuumuse” ja “annetamise” “vampirismi” – peate lihtsalt üles tulema ja seina ees seisma. Talvel tunnete sellest tulevat külma, sest seina moodustav materjal neelab teiest eralduvaid infrapunakiiri, suvel tunnete soojust, see tähendab, et keha neelab juba päeva jooksul Päikesest seina poolt vastuvõetud infrapunakiirgust..
Radiatiivsete küttesüsteemide kirjeldus
Massiivne pliit oli ja jääb ideaalseks kiirguskütteallikaks, kuid korteris või kontoris ja paljudes eramajades on sellise pliidi korraldamine ebareaalne. Mõelge kaasaegsetele kiirgavatele küttesüsteemidele, mis võimaldavad ilma sellise pliidita hakkama saada – “sooja põranda”, seina- ja laekiirguspaneelid.
Põrandaküttesüsteemid erinevad konstruktsiooni ja kütte põhimõtte poolest:
- konvektiivsüsteemide hulka kuuluvad mis tahes süsteemid, millel on veesoojuskandur, samuti kaabel, kaabel koos soojusisolatsiooniplaatide paigaldamisega ja kile (küttematid – õhuke kaabel, mis on asetatud võrgusilma alusesse);
- radiatsioonisoojust tekitavad süsinikkile (kuumutuselement – polüesterkilesse suletud grafiidiribad) ja südamikupõrandad (nende kütteelemendid on samuti valmistatud grafiidist).
Seintesse paigaldatud paneelid on vasktorudest valmistatud moodulplokid, kuum vesi toimib neis soojuskandjana. Tsirkuleeriva kuuma veega seinapaneelidest kiirgava soojuse soojusülekanne temperatuuril 40 ° C on umbes 80%, ülejäänud 20% moodustab konvektsioon – see on tingitud jahutusvedeliku lubatavalt kõrgest temperatuurist, mis ületab Euroopa standardites 30 ° C seatud maksimumi “sooja põranda” jaoks..
Vase moodulplokid paigaldatakse seina pinnale horisontaalsete või vertikaalsete varraste abil, enne seda paigaldatakse seina pinnale alumiiniumfooliumiga isolatsioonikiht. Pärast paigaldamist suletakse seinapaneelid 350 mm krohvikihiga, kaetakse kipsplaadi või muu kõvakattega. Lisaks välisele paigaldusele saab betoonseinte sisse paigaldada radiatsioonkütte moodulplokid – need kinnitatakse armatuurraami külge, millele järgneb valamine betooniga.
Seinapaneelide eeliseks on madalam termiline inerts võrreldes “sooja põrandaga”, mis on eriti mugav vahelduva kuumutusega hoonetes. Tuleb märkida, et tõhusaks kütmiseks vajavad seinapaneelid vaba ruumi nende seinte perimeetri ümber – kuhu on paigaldatud suur arv kabinetimööblit, on nende kasutamine irratsionaalne.
Esimesed kiirgavate laepaneelide mudelid loodi juba ammu enne “sooja põranda” ja seinapaneelide kasutamist, selgitati tootjate huvi nende vastu lihtsalt – lagi ja seetõttu ka laepaneelid asusid majapidamistest kõige kaugemal, mis võimaldas paneele kuumutada kõrge temperatuurini ilma kahju inimestele. Kaasaegsete laepaneelide maksimaalne temperatuur sõltub lagede kõrgusest – ruumi õhutemperatuuri ja talapaneeli pinnatemperatuuri vaheline optimaalne erinevus on 10 ° C. Kaasaegsed laepaneelid pole lagede sisse ehitatud – need paigaldatakse lae pinnale, mis lihtsustab nende paigaldamist ja hooldamist.
Lõpus
Konvektsioonkütte populaarsust seostatakse tänapäeval ainult asjaoluga, et enamikul majadel on minimaalsed soojust säilitavad omadused – varem ei huvitanud see projekteerijaid ega ehitajaid, kuna nende ülesanded olid suunatud projektide maksumuse vähendamisele. Seetõttu on infrapunaandurites öösel hõõguvad majad, suured küttekulud ja sagedased kosmeetilised parandused. Ja just tänu suurtele soojuskadudele läbi aknaavade, paigaldati kütteradiaatorid otse nende alla – selleks, et aknaraamide pilude kaudu ja nende klaaside kaudu saaks tänavalt külma õhu ära..
Konvektiivne küte võimaldab teil isoleerimata ruume kiiresti ja suhteliselt odavalt soojendada, kuid see ei võimalda teil vältida õhu kuivamist, külma õhku põranda tasemel (soojem õhukiht kogub laes), seinte pidevat hallituse kasvu külma aastaajal (niiskuse sadestumise tõttu nende külmadele pindadele) ja vajadus sagedase kosmeetilise remondi järele – ülaltoodud faktid on vaieldamatud.
Kui maja piirdekonstruktsioonid on valmistatud puidust, tellistest või raudbetoonist, teostatakse väliskülje (tänava) küljel soojustus (kihilised paneelid, soojusisolatsioonimaterjalid, millele järgneb krohvimine jms) ning aknale ja ukseavadesse paigaldatakse kaasaegsed uksed ja aknad soojusjuhtivuse madalad määrad, õigustab ennast kuumutamise probleemi lahendamine kiirgava küttesüsteemi abil. Teisest küljest, isoleerides ümbritsevaid konstruktsioone ruumi seest, mida teostatakse eriti sageli Nõukogude ehituse mitmekorruselistes hoonetes, pole mõtet infrapunaküttel küttesüsteemi ehitada, kuna materjal, millest seinad on tehtud, ei kuumene ega eralda soojust kiirguse kujul, kuna seinapinnad on soojusisolatsioonimaterjalidega.
Võttes arvesse SNiP-s 23-02-2003 esitatud uusi hoonete soojuskaitse nõudeid, võivad radiatiivsed küttesüsteemid konvektiivkütte juhtimise üle võtta. Igas vanuses leibkondadele on palju meeldivam ja kasulikum tajuda kindla lainepikkusega infrapunakiiri, kui viibida pidevalt “külmade seintega õhukvaariumis”, mis on täidetud konvektsiooni kuumutatud õhuga ja hõljuva tolmuga.
Kiirgav koduküte – hästi unustatud vana
Koduküttel on palju eeliseid, sealhulgas madalamad kulud ja vähendatud mõju keskkonnale. Kiire küte annab koduküttel suurema efektiivsuse ja soojendab teie ruume kiiresti. Mitte sageli mainitakse koduküttel olulist rolli elamupinda soojendamisel. Vana, kuid hästi unustatud tehnoloogia võib muuta teie kodu soojaks ja energiasäästlikuks!
Insener-süsteemid Artikli sisu
Kas kiirgav koduküte on tõesti unustatud vana või on see endiselt tõhus ja jätkusuutlik viis oma kodu kütta? Tahaksin teada, millised on selle eelised ja puudused ning kui lihtne või keeruline on seda paigaldada. Kas keegi on uuesti sellele küttelahendusele üle läinud või kasutavad seda endiselt mõned inimesed? Oleksin tänulik kogemuste jagamise eest!