Bu makalede: Radyant Isıtma – 10.000 Yıllık Tarih; ilk radyant ısıtma sistemleri; Rus sobası – kızılötesi ışınların jeneratörü; insan vücudunun radyasyon ısısı; modern ev tipi radyant ısıtma sistemleri türleri; sonunda – radyant ısıtmanın konvektiften daha karlı olacağı koşullar.
Yaklaşık 200 yıl önce evlerimizin ısıtma sistemleri yeniden doğmaya başladı, binlerce yıldır popüler olan soba ve şömineler arkeizm olarak adlandırıldı, yerini konvektif ısı veren bir su ısıtma sistemi aldı. Bir asır boyunca, radyan ısı üzerine bir haç konuldu, hurdaya yazıldı, ancak, geçen yarım yüzyılda yapılan bilim adamlarının çalışmaları tam tersini gösteriyor – radyant ısı, özelliklerinde ve bazı özelliklerinde konvektif ısıyı aşıyor. Bu sorunu anlamayı ve radyant ısıtmanın neden konvektiften daha iyi olduğunu bulmayı öneriyoruz..
Isınmanın tarihi – ışıyandan konvektife ve … tekrar ışıma?
Binlerce yıldır, bir insan evindeki ilk ve tek ısınma kaynağı yangındı ve ısınma yöntemi de konvektif kirişti. İlkel bir soba-sobadaki yangının yanması sırasında ve sonrasında alevler alevlenirken taş portaldan kızılötesi ışınlar yayıldı ve konveksiyon sonucu odadaki hava ısındı. Bu ısıtma yönteminin bariz dezavantajı, bir yangın yandığında konutun baca gazlarıyla dolması ve dayanılmaz bir atmosfer yaratmasıdır. Bu nedenle, evlerin çatılarının tepesinde, ısıtılmış hava ile birlikte sıcak dumanın kaçtığı bir baca deliği açıldı, ana pay radyant ısıtmada yapıldı, çünkü yoğunluğu havanın ısıtma derecesine bağlı değildi..
İki bin yıl önce, taş döşemelerin yüzeyinin altındaki kanallara dayanan, erimiş fırınlardan çıkan baca gazlarının ısılarıyla ısıtıldığı (hypocaust (Dr.Roma), gloria (İspanya), ondol (Kore), dikan) yeni ısıtma sistemleri oluşturuldu. (Çin) vb.) Bu arada Avrupa nüfusu, yangının kısmen değiştirilmiş bir versiyonunu kullandı – parke taşlarıyla kaplı, siyahla ısıtılan bir şömine. Ancak 15. yüzyılda Avrupalılar taş ocağı ahşaptan yapılmış bir egzoz borusu getirerek geliştirdiler..
Isıtma sistemi hypocaust
17. yüzyılda, Rusya ve Avrupa’nın kale ve saray komplekslerinde “Rus ısıtma sistemi” popülerdi – hava giriş bacası fırın duvarına yakın ve onun boyunca havanın ısıtıldığı ve konveksiyon nedeniyle dallı tuğla kanallardan ısıtılması gereken binalara yükseldi. Isıyı verdikten sonra, binadan gelen hava, binanın dışındaki egzoz kanallarından dışarı çıktı. Bu tasarımın bir ısıtma sistemi, o zamanlar inanılmaz bir bilgi birikimi olan baca gazlarının yaşam alanlarına girme olasılığını tamamen dışladı. “Ateş-hava sistemi” adı verilen bu ısıtma sistemi, 19. yüzyılın ortalarına kadar artan popülariteye sahipti, ancak sonunda artık talep görmüyordu, bu da hava kanallarındaki sürekli düşük frekanslı uğultu, havanın aşırı kuruluğu, duvarlarda ve iç eşyalarda toz isi birikmesiyle yanan tozla kolaylaştırıldı..
18. yüzyılın sonunda, Fransız mühendis Jean-Simon Bonneman, soğutucunun sirkülasyonunun doğal bir şekilde gerçekleştirildiği ilk su ısıtma sistemini icat etti ve inşa etti. Yarım asır sonra, Rusya’da Profesör Petr Grigorievich Sobolevsky tarafından geliştirilen, soğutucunun doğal sirkülasyonuna sahip bir ısıtma sistemi ortaya çıktı. Konveksiyon suyu, buhar ve ateş-hava ısıtma türleri, büyük ölçüde teknik ilerlemeler, soğutucuyu ısıtmak için merkezi kaynakların ortaya çıkması ve gelişmesi ve tüketici nesnelerine teslimatı için sistemler nedeniyle yıldan yıla popülerlik kazanmaktadır. Konvektif sıcak su ısıtması, cephelerin minimum yalıtımı, pencere ve kapı açıklıklarının düşük kalitede örtüşmesi ile tipik yüksek katlı binaların büyük ölçekli inşası tarafından tercih edildi – radyasyonla ısıtma yalnızca iyi yalıtılmış bir binada etkilidir.
Bununla birlikte, 150 yıl sonra bilim adamları, radyan ısıtma algısının, havanın konveksiyonla ısıtılmasından çok insanlara daha yakın olduğunu keşfettiler. Ve sadece bir kişi için değil, aynı zamanda ev eşyaları ve ayrıca tesislerin iç dekorasyonunda kullanılan malzemeler için.
Evde ısıtma – gerçeklik
Hiç kışın ısıtılmamış veya yetersiz ısıtılmış bir odada – bir okul sınıfı, bir enstitü amfisi ya da bir kurumdaki toplantı salonu – bulundun mu? Seyircinin memnuniyetsizliğine yanıt olarak, öğretmen (öğretim görevlisi) sakinleşir – hiçbir şey, nefes alacağız ve yarım saat içinde sıcak olacak. Nitekim, bir süre sonra hava ısınır, ancak bunun nedeni “nefes alma” terimiyle hiçbir şekilde bağlantılı değildir – orada bulunanlar odanın atmosferini kendi vücutlarının ürettiği termal radyasyonla ısıtmıştır. Seyircide bulunanların vücutlarından yayılan kızılötesi ışınlar, yanlarında bulunan nesneleri ısıtır, bu da kendi radyasyonunu üretir, komşu nesnelere ve yüzeylerinin ısısını – havaya aktarır..
Mutlak sıfır Kelvin’in (veya –273,15 ° C) üzerinde bir sıcaklığa sahip her nesne kızılötesi ışınlar yayar. Nesnenin sıcaklığı ne kadar yüksekse, radyasyon o kadar yoğun olur – örneğin, normal sıcaklığında (36.6 ila 37 ° C) insan vücudu, 5 ila 25 mikron dalga boyunda orta dalga boyu aralığında kızılötesi ışınlar üretir. Kızılötesi radyasyon için insan enerjisi tüketimi, ortamın sıcaklığı yükseldiğinde ancak havanın değil, çevreleyen yapıların (duvarlar, tavan ve zemin) ve mobilya parçalarının yükselmesi durumunda azalır. Gerçek şu ki, hava ortamı sırasıyla şeffaf ve kızılötesi ışınlara geçirgendir, soğuk duvarlar ve zeminler, 25 derece oda sıcaklığında bile insan vücudundan kızılötesi ısı çekecektir – bu, Planck ve Stephen-Boltzmann yasaları tarafından açıklanan radyant ısı değişimidir..
Kasaba halkı nesilleri, tuğla ve panel evlerde yaşam koşullarına alışmış, kapalı yapıları ısıtmaya giden vücudun kızılötesi enerjisinin tüketimini çeşitli tipteki elektrikli konvektörlerin yardımıyla telafi etmeye çalışmıştır. Kasaba halkının anısına, evdeki “nefes alabilen”, havanın nemini telafi eden ahşap duvarların önemi konusunda belirsiz bir inanç vardı – aslında boyasız ahşap ve kütük duvarlarda böyle bir yetenek mevcut, ancak ahşap evlerde ana rol onlar tarafından değil, Ruslar tarafından oynandı. fırın.
Rus sobasının devasa yapısına evde önemli bir yer verildi, ısıyı mükemmel bir şekilde tuttu ve tüm evi kızılötesi radyasyonla ısıttı. Hiçbir su veya hava ısıtma sistemi, ısıtma yeteneklerinde bir Rus sobası ile karşılaştırılamaz! Bu arada, tam da radyal ısıtma yönteminden dolayı, bir Rus fırınında pişmiş ürünlerin, en modern fırına göre çok daha iştah açıcı ve lezzetli olduğu, pişirme prensibi sıcak havaya (ateş-hava sistemi) dayanmaktadır..
Yale Üniversitesi’nde John Bartlett Pearce Vakfı tarafından finanse edilen bir laboratuvar tarafından ısıtma açısından yayılan enerjinin özellikleri araştırıldı – gönüllülerin katılımıyla yapılan bir deneyin sonuçları çok açıklayıcıydı. İlk aşamada denekler, duvarları yapay olarak soğutulan küçük bir odaya yerleştirildi, içindeki hava sıcaklığı 50 ° C’de fanlı ısıtıcılar yardımıyla korundu – hafif giysiler giymiş gönüllüler, bu odada kaldıktan sonra aşırı soğuktan şikayet etti. İkinci aşamada, hava sıcaklığı kasıtlı olarak 10 ° C’ye düşürüldü ve duvarlar, içinden sıcak suyun dolaştığı iç kısma yerleştirilmiş borular yardımıyla ısıtıldı – hala hafif giyinmiş denekler bu odadayken bolca terliyorlardı, sıcakken.
Bununla birlikte, her birimiz soğuk “vampirizmini” ve ısıtılmış duvarların “bağışını” her an kontrol edebilir ve kişisel olarak deneyimleyebiliriz – sadece duvarın önünde durmanız yeterlidir. Kışın ondan gelen soğuğu hissedeceksiniz çünkü duvarı oluşturan malzeme sizden yayılan kızılötesi ışınları emecek, yazın ise sıcaklığı hissedeceksiniz yani vücudunuz gün boyunca duvarın Güneş’ten aldığı kızılötesi radyasyonu çoktan emecektir..
Radyant ısıtma sistemlerinin tanımı
Büyük bir soba ideal bir radyant ısıtma kaynağıydı ve öyle olmaya devam ediyor, ancak bir apartman dairesinde veya ofiste ve birçok özel evde böyle bir soba ayarlamak gerçekçi değil. Böyle bir soba olmadan yapmayı mümkün kılan modern radyant ısıtma sistemlerini düşünün – “sıcak zemin”, duvar ve tavan radyant panelleri.
Yerden ısıtma sistemleri tasarım ve ısıtma prensibine göre farklılık gösterir:
- konvektif sistemler, bir su ısı taşıyıcısı olan herhangi bir sistemi, ayrıca kablo, ısı yalıtım plakaları ve film (ısıtma matları – bir ağ tabanına yerleştirilmiş ince bir kablo) içeren kabloları içerir;
- radyasyon ısısı, karbon film (ısıtma elemanı – bir polyester filmle kapatılmış grafit şeritler) ve çekirdek döşemeler (ısıtma elemanları da grafitten yapılmıştır) tarafından üretilir..
Duvarlara monte edilen paneller bakır borulardan yapılmış modüler bloklardır, sıcak su içlerinde ısı taşıyıcı görevi görür. Radyant ısının 40 ° C sıcaklıkta dolaşan sıcak su ile duvar panellerinden ısı transferi yaklaşık% 80’dir, kalan% 20 ise konveksiyonla hesaplanır – bunun nedeni, “sıcak zemin” için Avrupa standartları olan 30 ° C tarafından belirlenen maksimum değeri aşan soğutma sıvısının izin verilen yüksek sıcaklığından kaynaklanmaktadır..
Bakır modüler bloklar, duvar yüzeyine yatay veya dikey çubuk destekleri kullanılarak monte edilir, bundan önce duvar yüzeyine alüminyum folyo ile bir yalıtım tabakası monte edilir. Kurulumdan sonra, duvar panelleri 350 mm’lik bir sıva tabakası ile kapatılır, alçı levha veya diğer sert kaplamalarla kaplanır. Dış montaja ek olarak, radyant ısıtma için modüler bloklar beton duvarların içine monte edilebilir – daha sonra betonla dökülerek bir takviye çerçevesine tutturulurlar.
Duvar panellerinin avantajı, özellikle aralıklı ısıtmalı binalar için uygun olan “sıcak zeminler” ile karşılaştırıldığında daha düşük termal atalettir. Etkili ısıtma için, duvar panellerinin monte edildikleri duvarların çevresinde boş alana ihtiyaç duyduğu unutulmamalıdır – çok sayıda dolap mobilyasında, bunları kullanmak mantıksızdır..
Radyant tavan panellerinin ilk modelleri, “sıcak zeminler” ve duvar panellerinden çok önce oluşturuldu, üreticilerin ilgisi basitçe açıklandı – tavan ve dolayısıyla tavan panelleri, panelleri yüksek sıcaklıklara kadar ısıtmayı mümkün kılan hanelerden en uzağa yerleştirildi. insanlara zarar. Modern tavan panellerinin maksimum sıcaklığı, tavanların yüksekliğine bağlıdır – odadaki hava sıcaklığı ile kiriş panelinin yüzey sıcaklığı arasındaki optimum fark 10 ° C’dir. Modern tavan panelleri tavanlara monte edilmemiştir – tavan yüzeyine monte edilirler, bu da kurulum ve bakımlarını basitleştirir..
Sonunda
Günümüzde konveksiyon ısıtmanın popülaritesi, yalnızca çoğu evin minimum ısı tutma özelliklerine sahip olmasıyla bağlantılıdır – daha önce bu, tasarımcıların ve inşaatçıların ilgisini çekmiyordu, çünkü görevleri projelerin maliyetini düşürmeye odaklanmıştı. Bu nedenle, kızılötesi dedektörlerde geceleri parlayan evler, muazzam ısıtma maliyetleri ve sık kozmetik onarımlar. Ve tam da pencere açıklıklarından yüksek ısı kaybı nedeniyle, ısıtma radyatörleri doğrudan altlarına monte edildi – pencere çerçevelerinin yuvalarından ve camlarından gelen caddeden gelen soğuk havayı kesmek için..
Konvektif ısıtma, yalıtımsız odaları hızlı ve nispeten ucuz bir şekilde ısıtmanıza olanak tanır, ancak havanın kurumasını, zemin seviyesinde soğuk havayı (tavanda toplanan en sıcak hava tabakası), soğuk mevsimde duvarlarda sürekli küf oluşumunu (soğuk yüzeylerinde nem birikmesi nedeniyle) ve sık kozmetik onarım ihtiyacı – yukarıdaki gerçekler inkar edilemez.
Evin çevreleyen yapıları ahşap, tuğla veya betonarme yapılmış ise dış (sokak) cephesinde yalıtım (sandviç paneller, ısı yalıtım malzemeleri ardından sıva vb.) Yapılır, pencere ve kapı açıklıklarına yeterli miktarda modern kapı ve pencereler yerleştirilir. düşük ısıl iletkenlik oranları, daha sonra bir radyant ısıtma sistemi yardımıyla ısıtma sorununu çözmek kendini haklı çıkaracaktır. Öte yandan, özellikle Sovyet inşaatının çok katlı binalarda sıklıkla gerçekleştirilen kapalı yapıları odanın içinden yalıtırken, kızılötesi ısıtma üzerine bir ısıtma sistemi inşa etmenin bir anlamı yoktur, çünkü duvarların yapıldığı malzeme ısınmaz ve radyasyon şeklinde ısı yaymaz, çünkü duvar yüzeyleri yalıtım malzemeleri ile termal olarak yalıtılmıştır.
SNiP 23-02-2003’te ortaya konan binaların ısıl koruması için yeni gereklilikler dikkate alındığında, radyant ısıtma sistemleri, konvektif ısıtmada liderliği ele geçirebilir. Her yaştan ev, belirli bir dalga boyundaki kızılötesi ışınları algılamayı, sürekli soğuk duvarlara sahip, konveksiyonla ısıtılan hava ve asılı tozla dolu bir hava “akvaryumunda” olmaktan çok daha hoş ve yararlı bulacaktır..
Radyant ev ısıtma – iyi unutulmuş bir yaşlı
Radyant ev ısıtma, güvenli, verimli ve uygun maliyetli bir ısıtma sistemi olarak genellikle unutulmuş, ancak özellikle günümüzde yeniden popülerleşiyor. Radyant ev ısıtma, evin alanlarının yönlendirilmiş bir şekilde ısıtılmasını sağlar ve sadece ısınması gereken alanları ısıtır. Aynı zamanda, bu tip ısıtma sistemleri, ev sahibinin konforunda önemli artışlar sağlayan herhangi bir ekstra ses veya hava akımı olmadan çalışır.
Mühendislik sistemleri 
Okuyucunun adına bir soru sormak için, “Radyant ev ısıtma yöntemi hakkında ne düşünüyorsunuz? Faydaları ve dezavantajları nelerdir? Üstelik, yaşlı bireylerin kullanması için uygun bir ısıtma yöntemi midir?” diye sorsak güzel bir soru olabilir.