Система отопления. Начало. От вентиляции - lovial.narod.ru (ref 21.04.2015)
Квалифицированный мастер окажет услуги по установке, подключению и ремонту бытовой техники: стиральных, посудомоечных и сушильных машин, газовых и электрических плит, проточных и емкостных водонагревателей, электрических и газовых духовых шкафов и многого другого в городе Киев и близлежащих районах. Телефон (099) 406-27-87 Алексей
СИСТЕМА ОТОПЛЕНИЯ. НАЧАЛО. ОТ ВЕНТИЛЯЦИИ
Существующая в настоящее время система вытяжной вентиляции с естественным побуждением (те самые вентиляционные решетки и каналы, которые может наблюдать у себя на кухне и в ванной комнате с санузлом любой житель многоэтажного дома) рассчитана на температуру наружного воздуха + 5 градусов цельсия. Т.е. при этой температуре на улице (а в самих каналах температура воздуха примерно равна температуре воздуха в помещении) за счет разности плотностей воздуха на улице и в канале вентиляции образуется перепад давления, который "вытягивает" из помещения определенный объем воздуха за единицу времени. Этот объем определен в санитарных нормах и составляет для жилых помещений 3 м3 воздуха в час на 1 м2 площади помещения. Поэтому если температура на улице выше + 5, то вентиляция уже не справляется и необходимо дополнительное проветривание путем открывания форточек и т.д. Если же температура ниже + 5, то вентиляция "пересправляется", вынося в атмосферу больше воздуха (причем чем холоднее на улице, тем в большем количестве), а вместе с ним и тепла, вместо которых в помещение поступает холодный уличный воздух через щели в дверях, окнах и т.д. Удельная теплоемкость воздуха составляет порядка 1000 Дж • м3 • С, т.е. каждый кубометр воздуха "уносит с собой" порядка 1000 Джоулей тепла на каждый градус разницы температуры воздуха на улице и в помещении.
Теперь давайте прикинем в цифрах: пусть температура на улице + 5 градусов, в помещении + 20. Площадь комнаты - 20 м. кв., соответственно объем воздуха, уходящего за час, примерно 20 • 3 = 60 м3. Перепад температур составляет 15 градусов. Итого за час "уйдет" 60 • 15 • 1000 = 900000 Дж. Для более образного восприятия следует заметить, что данного количества тепла достаточно для того, чтобы нагреть 2,5 литра воды от температуры + 10 градусов до температуры + 100 градусов. А теперь то же самое при температуре на улице - 20 градусов (так как перепад температур вырос до 40 градусов, то и объем уходящего воздуха тоже возрастет. Зависимость не совсем линейная, поэтому возьмем с потолка (просто для примера) 120 м. куб., т.е. расход воздуха всего в два раза больше). Итого: 120 • 40 • 1000 = 4800000 Джоулей. Это мы уже больше 13 литров нагреем...
А теперь давайте посмотрим, сколько тепла уносится в секунду. 4800000 / 3600 = 1333 Вт. Итого для компенсации уходящего в прямом смысле слова в трубу тепла всего из одной комнаты нужен радиатор мощностью более 1,3 киловатта.
Естественно, что в наших квартирах уходит не так много. Щели в дверях и окнах осенью конопатятся, двери в ванную и санузел чаще всего закрыты, на входах вентканалов ставятся сетки с мелкой ячейкой (в основном как средство защиты от миграций тараканов), в вентканалы со временем падает мусор, стенки их покрываются грязью, площадь сечения, соответственно, снижается. Все это снижает количество уходящего воздуха. В кухне эта теплопотеря частично компенсируется работой газовых и электроплит. Тем не менее проблема остается.
Теперь давайте посмотрим, что с этим можно сделать.
Во-первых, выбрасывать теплый воздух на улицу не годится, тепло нужно утилизировать. Поскольку расход воздуха на вентиляцию определен, то величина этого расхода может быть использована в дальнейших расчетах.
Во-вторых, "забор" вентиляционного воздуха через щели в дверях и окнах также не годится: регулировать его практически невозможно, да и в хороших дверях и окнах щелей быть не должно. Поэтому, на мой взгляд, было бы целесообразно организовать поступление необходимого объема воздуха (подогретого и очищенного от пыли) непосредственно в помещение. И поскольку основные потери тепла происходят через наружные стены и окна, выход теплого воздуха целесообразно сделать в районе наружных стен помещения.
Как, наверное, многие обратили внимание, нижний край радиаторов отопления находится на довольно существенном (порядка 15 см) расстоянии от пола. Вследствие чего (вспомним школьный опыт с литровой банкой, наполненной водой, лежащим на ее дне кусочком льда и находящимся в 4 - 5 см надо льдом работающим на полную мощность кипятильником) над полом практически всегда имеется слой более холодного воздуха, чем основная масса воздуха в помещении. Это тоже желательно устранить.
При надлежащем утеплении помещения количество тепла, которое необходимо подать в помещение для его обогрева, будет небольшим. Например, пусть имеется комната 20 м2 с высотой потолка 3 м, шириной по наружной стене 4 м и окном в 1/5 площади пола (вообще от 1/5 до 1/8, но берем по максимуму), т.е. 4 м2. Принимаем температурное сопротивление утепленных стен (сантиметров 10 пенопласта снаружи) в 4 (м ² • º С)/Вт, окна - 1,5 (с вакуумным стеклопакетом). При разности температур в 40 градусов (- 20 на улице и + 20 в помещении) теплопотери через стену и окно составят немного меньше 200 Вт.
При использовании стандартных радиаторов и теплоносителя стандартной температуры (горячей воды) на данное помещение понадобится примерно 1,5 секции радиатора, а с учетом подводящих и отводящих труб может хватить и одной. То есть можно снизить расход теплоносителя либо его температуру, а лучше и то, и другое. А ведь нам помещение нужно не только обогревать, но и проветривать. Поэтому первый кандидат на роль теплоносителя - воздух.
По нормам (см. выше) для вентиляции комнаты площадью 20 м2 нужно подавать 60 м3 в час или же 0,0166 м3 в секунду. Если подаваемый воздух будет теплее, чем воздух помещения, то помещение будет обогреваться. Для постоянной температуры в помещении необходимо подавать в помещение столько же тепла, сколько из него уходит, т.е. в данном случае 200 Вт. Умножив секундный расход воздуха на теплоемкость воздуха, получим 0,0166 • 1000 = 16.6 Вт на градус разницы между температурой подаваемого воздуха и воздуха в помещении. А нам нужно 200 Вт. Значит, в помещение необходимо подавать то же количество воздуха, но с более высокой температурой, т. е. 200 / 16 = 12.5, т.е. на 13 градусов теплее, чем температура воздуха в помещении (примерно 33 градуса).
Расход воздуха составляет почти 17 литров в секунду - это, в принципе, приличная величина. Если весь этот воздух будет подаваться из одной точки, то будет небольшой теплый ветерок, а это лишнее, сквозняки (даже теплые) нам не нужны.
С учетом вышеизложенного вырисовывается следующая конструкция: источник теплого воздуха должен равномерно распределяться по периметру внутренней поверхности наружных стен (в местах расположения окон можно и увеличить теплопоступления) на минимальной высоте от пола. А теперь взгляните, что у Вас находится сейчас в вышеуказанном месте. Взглянули? Правильно, плинтус. И кроме чисто декоративной функции по сокрытию от наших взглядов стыков пола и стены больше ничего не делает.
Таким образом, для обогрева (а летом - и для охлаждения) помещения можно использовать пустотелый плинтус (скорее всего конструкцию из основания, крепящегося к стене, и защелкиваемой сверху крышки с необходимым числом отверстий), который идет от источника теплого воздуха по периметру наружных стен всего помещения. Величину отверстий можно сделать регулируемой (по принципу, который использован на ручках пылесосов) и оборудовать несложной автоматикой для поддержания в помещении заданной температуры. На рисунке представлены два варианта плинтуса: слева вариант стандартного плинтуса, но с сетью отверстий, справа - вариант монтажа стандартного плинтуса без его переделки, но с устройством воздуховода. Первый вариант больше подходит для тупиковых помещений, второй - при транзитном прохождении воздуха.
Заодно можно подумать и о снижении температуры в помещении в случае долгого отсутствия людей, да и во время сна чуть более холодная температура полезна (как утверждают производители кондиционеров с такой функцией). Кстати, плинтуса такой конструкции у поверхности внутренних стен и перегородок квартиры, не задействованные в отоплении, можно использовать для прокладки проводов и кабелей - электрических, телефонных, компьютерных и т.д., но это уже совсем другая история.
К сожалению, построить замкнутый цикл (забор воздуха из помещения, его подогрев или охлаждение и подача обратно в помещение) нереально - воздух из помещения мало пригоден для дыхания ввиду низкого количества кислорода и высокой концентрации углекислого газа, пыли и т.п. (Я не оговорился. В воздухе помещений пыли намного больше, чем в уличном воздухе, если, конечно, над Вашим окном сосед не вытряхивает пылесборник своего пылесоса).
Таким образом, необходимо устройство, которое будет подогревать либо охлаждать уличный воздух, утилизируя при этом тепло отводящегося из помещения воздуха, и подавать его в систему плинтусов. Но об этом - в следующей части, которая когда-нибудь будет здесь. Вот, собственно, пока и все. Вопросы, замечания и предложения можно оставить в виде комментария.
