Каков теплообмен в помещении при панельно-

лучистом отоплении?

Несмотря на термин «лучистое» теплообмен при этом виде отопления всегда в той или иной мере сопровождается конвекцией.

Напольная панель отдает тепло в основном конвекцией. Доля излучения достигает 30-40%. В потолочной – наоборот, излучение составляет 75%, а конвекция всего 25%.

Панели, расположенные в стенах и перегородках в зависимости от высоты их расположения от пола могут отдавать излучением от 30 до 60% теплоты. Чем ближе панель к полу, тем больше конвекция и меньше доля излучения.

На долю излучения влияет также температура панели. Чем она выше, тем сильнее излучение.

10. Какой должна быть температура поверхности отопительных панелей?

Конвективный теплообмен влияет в основном на кожные покровы человека, а лучистая энергия проникает в ткани на некоторую глубину. Поэтому температура греющих поверхностей панелей ограничивается довольно жестко.

Согласно СНиП «Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха» [2] температура греющих поверхностей не должна превышать

70^оС - для стен;

26 ^оС - для полов помещений с постоянным пребыванием людей;

31 ^оС - для полов помещений с временным пребыванием людей;

23 ^оС – для полов детских учреждений;

Для двух последних позиций по оси нагревательного элемента температура не должна превышать 35 ^оС.

Особенно вреден перегрев головы человека. Поэтому температура потолочных и близких к потолку панелей должна рассчитываться согласно нормам облучения, которые приводятся в [2, пункт 5.8].

11. Почему в качестве теплоносителя используется только вода?

Подача в панели воды как теплоносителя позволяет медленно про- гревать бетон и избежать его растрескивания. Температуру воды можно

плавно регулировать.

В отличие от воды пар имеет изначально высокую температуру. Но при температуре выше 100^оС происходит дегидратация бетона и он теряет прочность. Кроме того, не следует забывать, что пар подается пропусками и температура бетона будет резко колебаться. Это ведет к его разрушению.

Воздух может применяться как теплоноситель в панели. Однако, объем воздуха очень значителен и потребуется сооружение большого числа каналов. Распределить по ним воздух более или менее равномерно представляется затруднительным.

12. Почему отопительные панели нельзя располагать на стене противоположной окну?

Основная часть прямого излучения панели, расположенной напротив окна попадает на остекление. Остекление же пропускает почти половину инфракрасных лучей. Таким образом, теплота будет бесполезно потеряна в окружающую среду.

13. Как устроены стеновые отопительные панели?

Стеновые (подоконные) отопительные панели устраиваются в наружных стенах зданий. Они бывают совмещенными или приставными.

Совмещенные со строительными конструкциями (рисунок 19а) изготавливаются на домостроительных комбинатах. Они содержат (рисунок 19б) слой тепловой изоляции и греющий элемент из металлических труб в слое из тяжелого бетона.

а б

а-стеновая панель с заделанным в бетон змеевиком

б- разрез панели; 1 – теплоизоляция; 2 – наружный бетонный слой; 3 – греющая труба; 4 – бетон отопительного элемента; 5 - внутренняя штукатурка; S – шаг труб

Рисунок 19 - совмещенная стеновая панель

Совмещенные панели в настоящее время практически не производятся, т.к. обладают значительными теплопотерями, но оборудованные ими здания эксплуатируются и сейчас.

На рисунке 20 показан стояк многоэтажного дома, смонтированный из совмещенных панелей и монтажный стык.

Рисунок 20 - Бифиллярный встроенный стояк и монтажный стык панелей

Скоба, соединяющая панели проходит через гильзу в полу (потолке).

Другим вариантом являются приставные панели (рисунок 21)

Стояки приставной панели проложены открыто внутри помещения и панели с трубами соединяются как обычные приборы.

Панель с двусторонней теплоотдачей сокращает потери тепла к наружному воздуху, но в санитарно-гигиеническом отношении гораздо хуже односторонней, т.к. канал с тыльной стороны недоступен для очистки.

На рисунке 21в изображена двусторонняя панель,позволяющая на-

гревать наружный воздух с целью вентиляции помещения. Тепловой по-

ток с тыльной стороны панели греет холодный воздух, проходящий по каналу в форме змеевика. Этот поток смешивается с потоком внутреннего воздуха и поступает в комнату через каналы в подоконнике. Регулирование производится ручным клапаном.

Как указано в [7] такая конструкция уместна в малоэтажных зданиях, однако в многоэтажных зданиях потоки в приточных каналах неравномерны и неустойчивы на разных этажах.

а б в

а - с односторонней теплоотдачей; б - с двусторонней теплоотдачей; в - с двусторонней теплоотдачей и каналом для подачи подогретого наружного воздуха;

1 - тепловая изоляция; 2 - конвективный канал; 3 - отопительная панель; 4 - приточный канал; 5 - запорный клапан; 6 - стальной экран

Рисунок 21 - Подоконные приставные бетонные отопительные панели:

14. Как устроены совмещенные потолочные панели?

На рисунке 22 изображены совмещенные потолочные панели.

1 – изоляция; 2 – стяжка; 3 – настил пола; 4 – сетка; 5 – стальные трубы; 6 – штукатурка; 7 – стальной прут круглого сечения; 8 – бетон; 9 – каналы в плите перекрытия.

Рисунок 22 - Совмещенные потолочные панели

Металлическая сетка укладывается в панель для равномерного распределения теплоты по нижней поверхности и избежания местных перегревов.

Недостатком совмещенных потолочных панелей является необходимость изготовления бетонных элементов индивидуально на каждое помещение здания и, следовательно, неиндустриальный характер конструкции, а также большая инерционность.

15. Как устроены подвесные потолочные панели?

В настоящее время более широкое применение нашли подвесные греющие потолки.

На рисунке 23 в качестве примера показаны потолочные подвесные панели Uponor с трубами диаметром 10 и 12 мм.

Рисунок 23 - Потолочные панели Uponor

Эти металлические панели имеют «сэндвич-структуру», которая придает им прочность. Рекомендуются к использованию в торговых залах, административных зданиях, офисах и даже в медицинских учреждениях.

На рисунке 24 изображены подвесные греющие панели из профилированного металлического листа, на котором уложены греющие трубы. Сверху конструкция теплоизолирована для того, чтобы тепло не излучалось на перекрытие. Металлический лист позволяет равномерно распределять теплоту по площади. Панель обладает небольшой инерционностью. При необходимости такие панели могут по отдельности ремонтироваться и промываться.

Рисунок 24 - Водяной лучистый отопитель «Теплопанель»

Модули панелей могут стыковаться в общую линию значительной длины.

Недостатком такого отопления является усложнение конструкции межэтажных перекрытий и удлинение сроков монтажа.

16. Как устроены напольные панели?

По сравнению с радиаторным, напольное отопление распределяет тепло по площади помещения гораздо равномернее.

Выполняется такое отопление заделанными в пол гибкими пластмассовыми трубами в виде одного или нескольких контуров (рисунок 25). Длина такого контура может достигать 100-140 м

Это обусловлено тем, что в совмещенных панелях нельзя иметь разъемные соединения труб (из опасения протечки), а пластмассовые гибкие трубы поставляются в бухтах большой длины.

Трубы напольной панели укладываются в виде улитки (спирали) или змейки (рисунок ).

Улитка (спираль) Змейки

Рисунок 25 - Виды раскладки труб в напольных панелях

Оптимальным вариантом является тот, который дает более равномерное распределение температур по площади пола.

Контур «улитка» в этом отношении предпочтительнее, хотя и сложнее в расчете и монтаже. Параллельно идущие горячие подающие и остывшие обратные трубы усредняют теплоотдачу с поверхности пола, тогда как «змейка» на входе и выходе греет неравномерно. Второй вариант «змейки» дает лучшие результаты, но все же уступает «улитке».

Для снижения эффекта неравномерности максимальный перепад температур на входе и выходе труб панели «змейка» не должен превышать 5^оС. А это позволяет применять такую укладку только в помещениях с малыми тепловыми потерями.

Возле наружных стен, где теплопотери больше, шаг труб рекомендуется уменьшать (рисунок 26) [6].

Рисунок 26 - Уменьшение шага труб у наружных стен

На рисунке 27 показан порядок укладки труб, а на рисунке 28 – способы их крепления к подложке.

Рисунок 27 – Порядок укладки труб

а б

а - крепление труб к изоляционному слою скобами; б – прокладка по укладочным пластинам из полистирола с бобышками

Рисунок 28 – Укладка труб напольного отопления

17. Какие виды труб применяются для напольного отопле ния?

Чаще всего для напольного отопления применяют трубы из сшитого полиэтилена, которые легко сгибаются. Можно использовать металлополимерные трубы (с прослойкой из алюминиевой фольги).

Такие трубы долговечны, имеют невысокое гидравлическое сопротивление и удобны в монтаже.

Каждый контур должен состоять из одного отрезка трубы. Разъемные соединения труб не допускаются для большей надежности системы. Разрешены

только неразъемные прессоединения.

.Диаметр труб зависит от длины контура. При большой длине применение малого диаметра ведет к повышению мощности насоса. Опти-

мальные сочетания длин и диаметров приведены в таблице 2 .

Таблица 2 – Оптимальные длины и диаметры полимерных труб

напольного отопления

Гораздо реже применяют медные трубы, которые обладают высокой долговечностью и надежностью, однако имеют высокую стоимость и сложны в монтаже.

18. Как подключаются к системе отопления потолоч- ные и напольные панели?

Трубы напольных панелей присоединяются к распределительному коллектору, который устанавливается в шкафу на стене (рисунок 28).

1 – запорная арматура; 2 – распределительный коллектор; 3 - воздухоотводчик; 4 – термометр; 5 – сборный коллектор4 6-6греющие трубы.

Рисунок 28 – Коллекторная схема системы напольного отопления

Подключение совмещенных панелей производится по двухтрубной схеме. На рисунке 29 показан вариант стояка с «опрокинутой» циркуляцией, в котором вода идет снизу-вверх. Это способствует лучшему удалению воздуха из панелей.

Целесообразно применять напольное отопление в независимых системах отопления, где опасность засорения труб сводится к минимуму.

1 – обратный стояк; 2 – напольная панель; 3 – арматура; 4 – спускной кран;

5 – подающий стояк

Рисунок 29 – Схема подключения совмещенных напольных панелей

19. Как устроены плинтусные панели?

Плинтусная панель может быть выполнена из бетона (рисунок 30) или в виде короба с греющим элементом внутри (рисунок 31 ). Высота панели до 300 мм.

Применение таких панелей, которые могут иметь большую длину, желательно при окнах значительного размера с малым по высоте подоконным пространством.

В России бетонные панели применяются в детских учреждениях. Однако, в условиях Сибири их площадь возрастает и расчетная высота может достигать 500 мм и более, что из разряда плинтусных переводит панели в стеновые.

1– бетон; 2 – греющие трубы; 3 – поверхность чистого пола;

4 – тепловая изоляция

Рисунок 30 – Плинтусная приставная бетонная панель (схема)

Рисунок 31 – Плинтусная греющая панель с коробом

Плинтусные панели повышают температуру воздуха у пола и нижней части стен и способствуют уменьшению перепада температур по высоте помещения [10].

20. Как устроены перегородочные панели?

На рисунке 32 показаны конструкции перегородочных панелей совмещенного типа. Вариант в представляет собой перегородочный регистр, б,г,д – контурные панели. Контурная панель позволяет несколько увеличить температуру теплоносителя, т.к. перегрев поверхности происходит только над трубами, остальная поверхность такой панели прогрета в пределах нормы.

Достоинством таких панелей является двусторонняя теплоотдача и отсутствие теплоизоляции.

Перегородочные панели обладают существенными недостатками и в настоящее время в Росии практически не устраиваются. К недостаткам можно отнести прежде всего одинаковую теплоотдачу в обе стороны. Если панель стоит в перегородке смежных помещений с разными теплопотерями, то нет возможности отрегулировать нужное теплопоступление в каждое из них.

а — схема стояка однотрубной системы панельного отопления, б — перегородочная отопительная панель типа Р-2, в — то же, Р-4, г — то же, Р-1, д — то же, Р-3

Рисунок 32 – Перегородочные бетонные отопительные панели:

Кроме того, существуют ограничения в установке мебели, которая экранирует излучение и уменьшает теплоотдачу панели.