Принцип действия потолочного отопления Zehnder
Потолочные излучающие панели Zehnder работают благодаря естественному принципу, идентичному принципу теплового воздействия солнца: прямые солнечные лучи холодным зимним днем вызывают у нас комфортное чувство тепла несмотря на холодный окружающий воздух.
Монтируемые на потолке инфракрасные панели дают вам ощущение теплового комфорта тем же самым способом, каким дает его вам солнце. Инфракрасные панели Zehnder излучают длинноволновую лучистую тепловую составляющую солнечного спектра. Это тепловые лучи. Они нагревают пол, стены, оборудование и людей находящихся в этом помещении. Такое тепло находит аккумуляцию в предметах обстановки, в полу и стенах, которые в свою очередь отдают в окружающую среду вторичное тепло. Другими словами, чтобы получить комфортную температуру в помещении, воздух в нем нагревать не обязательно!!!
Как известно, тепловая энергия солнца передается нам в виде электромагнитных волн, которые проходят через воздух без потерь. При контакте с твердыми телами эта энергия превращается в тепло. Потолочные излучающие панели Zehnder действуют в соответствии с этим естественным принципом.
Электромагнитный спектр
Исследования ученых показали, что наиболее полезное воздействие (при умеренной мощности) на организм человека оказывает именно инфракрасное излучение, особенно та его часть, которая примыкает к среднему поддиапазону. Ее называют "Vital Rays" или "Лучи Жизни". Именно в этом диапазоне находится излучение водяных потолочных панелей. Самое главное заключается в том, что собственное тепловое излучение человека тоже имеет эту частоту!
Солнце - источник электромагнитного излучения, которое, в зависимости от длины волны, делят на три части. Первая - видимый свет, который может быть при помощи обычной призмы расщеплен на семь цветов от фиолетового до красного (в порядке возрастания длины волны). Более короткие волны неразличимы невооруженным глазом и находятся за фиолетовой областью спектра. Отсюда и название - ультрафиолетовые волны. Наша атмосфера хорошо их поглощает. Защитной реакцией организма человека на воздействие ультрафиолета является потемнение кожи, которое мы называем загаром.
Длинные волны
Длинные волны - это инфракрасное излучение (тепловое излучение), которое также невидимо и располагается с противоположной стороны солнечного спектра за красной областью. Нашими органами чувств оно воспринимается как обычное тепло. Диапазон инфракрасного излучения достаточно велик и ученые его разбили на три поддиапазона - ближний, примыкающий к видимому свету, средний и дальний (или длинноволновый). Чем горячее предмет, тем более короткие волны он излучает, вплоть до видимого света (яркий пример - раскаленный стальной прут).
Инфракрасное отопление можно сравнить со световыми лучами. Правильно распределив в комнате источники света можно добиться комфортабельного, равномерного освещения. Точно так же распределяются и инфракрасные излучатели. Вычислив сначала суммарную мощность необходимую для обогрева помещения в целом, можно, затем, найти количество метров панелей, необходимых для равномерного распределения тепла в помещении. Рассчитывая систему лучистого обогрева, необходимо исходить из высоты потолков, суммарной требуемой мощности, а так же типа помещения, в котором лучистая система обогрева будет применяться.
Отопление с помощью потолочных излучающих панелей
Принцип действия излучающих панелей прост и эффективен: панели получают тепловую энергию от горячей воды и передают её в помещение посредством инфракрасного излучения.
Благодаря тому, что излучаемая панелями энергия проходит через воздух, не нагревая его в отличие от обычных конвекционных систем, и доходит до человека без потерь, для работы излучающей системы можно использовать теплоноситель более низкой температуры.
Потолочные излучающие панели отличаются гораздо более высокой энергоэффективностью по сравнению с обычными системами воздушного отопления. Использование панелей позволяет сократить расход энергии более чем на 40%. Наиболее наглядно эта экономия видна при отоплении помещений большого объёма. Еще одним преимуществом потолочных излучающих панелей является то, что излучаемое тепло равномерно распределяется по всему помещению и воспринимается человеком, как естественное тепло.
Отопление помещений
Традиционное (конвективное) отопление.
В первую очередь прогревается воздух, который поднимается вверх; т. е. тепловая энергия тратится на очевидно бесполезный для человека нагрев воздуха под потолком.
Инфракрасные потолочные панели.
Температура поверхности панели, обращенная к полу, нагревается до 120С. При такой температуре до 80% энергии преобразуется в поток тепловых лучей, а 20% уходит на прямой нагрев воздуха, соприкасающегося с панелью. Тепловые лучи беспрепятственно проходят сквозь воздух, не нагревая его, и нагревают непосредственно пол и предметы, от которых в свою очередь нагревается воздух. Поднимаясь к потолку, он немного остывает, при этом на уровне головы стоящего человека температура воздуха оказывается на 1-2С ниже, чем у пола.
Отопление крупногабаритных помещений
Задача теплоснабжения производственных помещений (цехов) - всегда считалась неординарной. И дело здесь не только в том, что, в отличие от жилых и административных зданий, производственные здания всегда создаются под определенную и часто уникальную технологию, требующую создания в производственном помещении особых условий по температуре, комфортности, влажности и запыленности внутреннего воздуха.
Не назовешь исключительным и такой случай, когда в границах одного производственного помещения необходимо создать несколько рабочих зон с разными условиями климатического комфорта. И, само собой разумеется, что практически каждое производство связано с жёстким исполнением нормативных требований по промышленной санитарии, взрыво- и пожароопасности.
Площадь здания на плане редко можно обозначить трёхзначным числом. Тысячи, а то и десятки тысяч квадратных метров пола под одной крышей. Вся эта площадь заставлена оборудованием, пронизана транспортными, электросиловыми и технологическими коммуникациями. Не может не впечатлять и высота производственных помещений. Она, как правило, составляет, как минимум, 6-7, а средняя - 14-18 метров. Не являются редкостью высоты в 20 и даже 30 метров. И это при высоте рабочей зоны всего в 2 метра, которую и надо обогревать.
Проблема отопления крупногабаритных помещений
Отопить даже среднее по размерам производственное помещение с помощью водяной или паровой системы отопления практически невозможно. Десятки километров распределительных трубопроводов упрутся в фундаменты технологического оборудования, перекроют проходы, пересекутся с силовыми сетями и сетями управления, расположенными ниже отметки пола. Именно эти, описанные выше сложности, объясняют то, что до недавнего времени практически единственным способом отопления производственных помещений являлось воздушное отопление.
Воздушное отопление
Воздух из отапливаемого помещения забирается вентилятором, подается на водяной или паровой калорифер и по воздуховодам направляется в рабочую зону. Распределение воздуха в рабочей зоне осуществляется с помощью распределительных головок или в виде направленных струй. Это несколько разгружает рабочую зону от систем разводки тепла и позволяет достичь достаточно равномерного его распределения на больших площадях цеха. К преимуществам воздушной системы можно отнести и то, что она легко совмещается с приточными системами вентиляции.
Недостатки воздушного отопления
Но этими, не всегда очевидными достоинствами, преимущества воздушных систем отопления исчерпываются. А вот перечень недостатков мог бы занять не один лист нашего описания. И, прежде всего, к этим недостаткам следует отнести теплофизические свойства воздуха, как теплоносителя. Воздух обладает крайне низкой теплоемкостью (в четыре раза меньшей, чем у воды). Следовательно, для переноса значительных тепловых нагрузок (а тепловая нагрузка только одного среднего цеха может сравниться с потребностью в тепле нескольких жилых многоэтажных зданий) требуется перемещать весьма внушительные массы воздуха. И, если объемы, занимаемые вентиляционными камерами и воздуховодами, исключающие из полезного использования до 5% объемов производственных помещений, можно отнести к малым бедам, то затраты на электроэнергию, приводящую в действие вентиляторы воздушных систем отопления к малым бедам отнести никак не удается. Ведь эти затраты даже в расчетном режиме работы не уступают затратам на тепловую энергию, потребляемую системами воздушного отопления. А в режимах с температурой наружного воздуха выше расчетной (а эти режимы составляют не менее 80% продолжительности отопительного периода) превосходят их.
Но и это еще не все. Рабочая, обитаемая зона производственных зданий и требует всего 20-30% их общего объема. Именно эти 20-30% объема здания и требуют поддержания комфортных условий, необходимых для работы персонала. Нагрев 70-80% воздуха, находящегося над рабочей зоной, следует отнести к прямым потерям. Но ведь всем известно, что удержать теплый воздух внизу еще никому не удавалось. Он неизбежно будет стремиться вверх, под крышу здания. Поэтому рост температуры воздуха от пола к потолку в производственных зданиях, оборудованных воздушными системами отопления составляет 1,5-2°С на метр высоты. Это означает, что в здании высотой 12 м при средней ощущаемой температуре в рабочей зоне 18°С воздух под крышей оказывается нагретым более 30° С. Такой перегрев внутреннего воздуха зданий приводит к резкому возрастанию тепловых потерь через наружные ограждения, верхние перекрытия, стены, световые проёмы и фонари.
И на этом беды системы воздушного отопления не заканчиваются.
Распределение приточного воздуха в рабочей зоне осуществляется при достаточно высокой скорости воздуха. Это приводит к сквознякам и снижению комфортности за счет увеличения выделения тепла телом человека. Эксплуатация системы воздушного отопления в нормальном режиме (без недотопа) вынуждает поддерживать в помещении завышенную на 1-2°С температуру и сопровождается, как следствие, увеличением тепловых потерь через наружные ограждения здания. Но, в настоящее время, многие предприятия с целью снижения затрат на отопление сознательно идут на "недотоп" производственных помещений. В этом случае снижается температура воздуха, подаваемого в рабочую зону, и повышенная скорость воздуха при пониженной его температуре приводит к прямому переохлаждению работников. Для поддержания хотя бы приемлемых условии труда, струйные аппараты воздухораспределения, повсеместно, либо разворачиваются вверх, выше рабочей зоны, либо вообще снимаются.
Таким образом, система переходит к затратному режиму работы без какого-либо положительного эффекта, кроме сохранения этой системы от размораживания и окончательного выхода её из строя.
Управление системой воздушного отопления
Нельзя сказать "доброго слова" и об управляемости систем воздушного отопления. При изменении скорости работы вентилятора (достижение заданной температуры воздуха), уменьшается «пробивная» способность струи теплого воздуха, в следствии мы получаем не равномерный температурный профиль по периметру помещения.
Инфракрасное отопление Zehnder
Главной отличительной особенностью инфракрасного отопления Zehnder является обогрев помещения с помощью потока лучистой энергии теплового спектра. Поток лучистой энергии, направляемый расположенными непосредственно над обогреваемой зоной лучистыми обогревателями, не нагревая окружающий воздух, нагревает поверхности пола, установленного в обслуживаемой зоне оборудования и находящихся в этой зоне людей. В свою очередь, пол и оборудование, нагреваясь, конвекцией отдают аккумулированное тепло окружающему воздуху. Что же касается находящихся в обогреваемой зоне людей, то их комфортное состояние, соответствующее степени интенсивности труда, поддерживается не только за счет температуры окружающего воздуха, как при воздушном отоплении, но еще и отраженной на них со стороны обогревателей, нагретого пола и оборудования лучистой энергии. Это принципиальное отличие систем инфракрасного отопления от традиционных систем отопления позволяет достигать наиболее полного для работников состояния комфорта.
Преимущества инфракрасного отопления
Не вызывает сомнения факт, что системы воздушного отопления перегревают верхнюю часть помещения. Вернемся к зданию с высотой перекрытий 12 м, где при средней температуре в рабочей зоне 15°С, воздух под крышей оказывается нагретым до 30° С. В том же самом здании, но оборудованном потолочными панелями Zehnder, при той же температуре в рабочей зоне, температура под кровлей составит 19 С. Таким образом прирост температуры по высоте 0,3 С/м. Эта разница температуры воздуха под крышей (11°С) приводит к снижению расчетных тепловых потерь через кровлю производственного помещения и верхний пояс стен по периметру здания. Это, в свою очередь, приведет к снижению годовых затрат тепла на систему отопления помещения до 40%. И это без учета снижения тепловых потерь с воздухом, удаляемым системами общеобменной вентиляции, ведь вытяжные устройства этих систем располагаются, как правило, именно на кровле производственных зданий. Трудно переоценить работу потолочных панелей Zehnder в многоярусных складских помещениях, где хранение продукции подвержено строгим температурным допускам или людям приходится работать выше расчетной точки.
Другим следствием, вытекающим из специфики инфракрасного отопления является то, что заданные комфортные условия пребывания человека в рабочей зоне достигаются при меньшей температуре окружающего воздуха. Объясняется это тем, что в отличие от традиционных систем отопления, где в энергетический баланс с телом человека вступает только окружающий его воздух, в системах лучистого отопления состояние комфорта складывается из поверхности тела человека и падающего на него лучистого потока. Чем выше интенсивность лучистого потока, тем ниже комфортная температура окружающего воздуха. Эта особенность хорошо известна горнолыжникам, не упускающим случая позагорать под солнечными лучами среди заснеженных горных вершин, не взирая на то, что температура окружающего воздуха значительно ниже нулевой отметки. Поэтому для того, чтобы передвигаясь из теневой зоны цеха в зону лучистого потока, человек не почувствовал даже мимолетного ощущения холода, допускается снижение поддерживаемой в помещении температуры воздуха не более чем на 4°С. Но и этого снижения температуры вполне достаточно, чтобы расчетные тепловые потери здания снизились на 10%. А это влечет за собой годовую экономию тепла на обогрев здания еще на 20% сверх той, что указана выше.
Потолочные панели Zehnder
При использовании потолочных панелей Zehnder система общеобменной вентиляции, совмещенная с системой воздушного отопления, освобождается от громадных расходов рециркулируемого воздуха, обслуживающего собственно систему отопления. Снижается и температура приточного воздуха. Все это вместе взятое позволяет, не меняя существующих воздуховодов, снизить в несколько раз скорость движения приточного воздуха в распределительных каналах. В свою очередь, пропорциональная квадрату скорости потеря напора в воздуховодах, напрямую ведет к снижению затрат на привод вентиляторов как минимум в два-три раза.
Локальный обогрев. При использовании систем лучистого отопления возможно обогревать отдельные зоны помещения или рабочие места. Также можно регулировать температуру в каждой зоне помещения.
Большие производства организованы по функциональному принципу: администрация, производственные площади, склады, проходы. Каждый из этих блоков органически связан со всей системой в целом, но в то же время отличается от других, в том числе и в вопросах потребности в энергии. Например, в производственных цехах требуется постоянная комфортабельная температура, которая не нужна в проходах. Различные климатические требования могут не соответствовать физической организации помещений в случае, когда различные производственные процессы выполняются в одном и том же неразделенном помещении. В данной ситуации, традиционная система отопления будет неэкономичной и неэффективной: слишком много тепла, там, где это не нужно и слишком мало там, где необходимо. На сегодняшний день система лучистого обогрева позволяет преодолеть эти проблемы.
Достоинства инфракрасного отопления Zehnder:
- Экономичность. Система инфракрасного потолочного отопления, за счет физики работы, экономичнее до 40% по сравнению с другими системами отопления.
- установка на потолке позволяет сохранить стены и пол свободными, не занимая "полезную" площадь помещения.
- Пожаро и взрывобезопасны. Применение в помещениях категории А.(сертификат)
- Комфорт и гигиена. Безвредны для здоровья человека (заключение НИИ Гигиены)
- бесшумная работа
- не выделяют запахов
- не сжигают кислород
- не поднимают пыль и взвесь
- Большой срок службы (25 лет) и простота обслуживания (в конструкции потолочных панелей отсутствуют движущиеся части, не требуется смазка)
- Универсальность. Водяные потолочные панели Zehnder используются в качестве основной или дополнительной системы отопления для любых помещений и с любым генератором тепла.
- Установка на потолке позволяет сохранить стены и пол свободными, не занимая "полезную" площадь помещения.