Новые технологии в отоплении: особенности некоторых решений

Новые системы отопления становятся все более прогрессивными и экономичными, что вызывает немалый интерес потребителей в силу растущих цен на традиционные источники тепла. Мы хотим рассмотреть наиболее перспективные и показательные примеры достижений эволюции систем отопления жилья.

Новые отопительные технологии используют геотермальное тепло.

Электрические системы

Теплый пол

Напольное отопление относится к примерам внедренных в повседневную практику новинок.

Электрическая энергия относится к наиболее прогрессивным видам транспортируемой энергии, так как она не требует носителя, который необходимо сжигать или конвертировать другим подобным способом. Электричество способно производить работу или тепло непосредственно за счет свойств поля или потока заряженных частиц.

Электричество – наиболее прогрессивный вид энергии.

Именно такая особенность применяется в современных системах теплого пола, в которых используют проводник с заданным сопротивлением. При прохождении через этот проводник тока в результате внутреннего трения металл нагревается, и выделяемое им тепло расходуется на отопление помещений.

Схема позволяет производить нужное количество тепла достаточно точно, что снижает потери. Также возможна тонкая регулировка с обратной связью, когда в зависимости от условий в помещении меняется интенсивность работы обогревателя. Такое регулирование позволяет экономить значительное количество энергии за счет более рационального ее использования.

Схема устройства теплого пола.

В качестве нагревательного элемента могут использоваться пленочные электронагреватели или кабеля, работающие по принципу ТЭН.

Роль радиатора играет вся поверхность пола, что дает ряд преимуществ:

• Большая площадь излучения позволяет понизить температуру поверхности излучателя (пола), что благоприятно сказывается на ощущении комфорта, образовании конвекционных потоков и эксплуатации отделки;
• Пониженная конвекция не создает мощных потоков воздуха, не поднимает пыль, не перемещает теплые массы под потолок;
• Распределение нагретых масс воздуха в помещении является наиболее комфортным для человека, в отличие от картины, характерной для радиаторного отопления, когда самый теплый воздух под потолком, а в зоне обитания человека – самый холодный;
• Относительно холодный пол позволяет использовать слабонагретый теплоноситель, что снижает потери при его транспортировке и нагрузку на трубы. Также наблюдаются меньшие температурные расширения материалов системы.

Более рациональное распределение тепла – основной плюс нововведения.

Важно!
Одно из преимуществ электрических систем отопления – это высокий показатель КПД.
В современных моделях он может достигать 98%, то есть практически вся полученная из сети энергия конвертируется в тепло.

Инфракрасное излучение

На фото – инфракрасная панель отопления.

Еще один пример использования электроэнергии – это генерация инфракрасного излучения, которое является одним из способов переноса тепла. Сам принцип не является новым – обычные калориферы используют его уже давно, однако есть разница: современные излучатели нагреваются всего до 40 – 60 градусов.

Поверхность прибора нагревается незначительно.

Это снижает потери на перегрев самого прибора и окружающего воздуха, в результате не выгорает кислород, не пересыхает атмосфера в помещении и не возникает пожарной опасности.

Преимущества использования ИК-систем:

• Тепло передается не воздуху, а поверхностям стен, пола и предметов мебели, а также человеческой коже. Это позволяет создавать комфортные условия при более низких температурах воздуха, что снижает расход энергии;
• Отсутствие перегретых элементов создает более уютные условия: нет конвекции, тепло распределено равномерно, не поднимается пыль и не пересыхает воздух;
• Автоматическое управление позволяет тонко регулировать мощность приборов и не допускать потерь на избыточный обогрев;
• Простой монтаж отопления своими руками значительно снижает расходы на инсталляцию системы;
• Отсутствие трубопровода, котла, теплоносителя и прочих подобных элементов снижает капитальные расходы на приобретение оборудования и материалов.

Инструкция по монтажу проста: достаточно смонтировать пленку на поверхность и подключить к сети 220 В.

Важно!
При всех бесспорных преимуществах электрических систем остается существенный недостаток – это высокая цена электроэнергии, которая делает данный способ обогрева наиболее дорогим из всех существующих видов.
Однако в перспективе этот вид энергии может стать самым дешевым, поэтому направление считается прогрессивным.

Тепловые насосы

Вертикальный грунтовый тепловой насос.

Действительно новые технологии отопления загородного дома – это тепловые насосы.

Устройства работают по принципу холодильника, рассмотрим его более подробно:

Как известно, тепловая энергия неизбежно перетекает от более нагретого тела к менее нагретому;

Если теплоноситель охладить до температуры, намного более низкой, чем температура окружающего воздуха, почвы, воды и т.д., то мы сможем получать их энергию;

С помощью процессов расширения-сжатия можно сильно менять температуру жидкостей и газов. Сначала мы резко расширяем теплоноситель, тем самым понижая его температуру, затем он взаимодействует с любой более теплой средой, после чего сжимается и в горячем состоянии подается в радиаторы;

Если теплообменник с холодной фазой поместить в почву ниже уровня промерзания или в незамерзающий водоем, то мы получим источник неиссякаемого тепла.

Принцип действия инверсионного холодильника.

Данный принцип используется в кондиционерах, работающих на обогрев. Даже если температура воздуха на улице составляет – 10 градусов, а температура теплоносителя (хладагента) – 30 градусов, это позволит использовать такой воздух как источник тепла.

Воздушный тепловой насос.

Однако есть более существенные источники: это почва, подземные воды и незамерзающие водоемы. Если теплообменник поместить в скважину, то мы получим источник среды с постоянной температурой от +10 до +12 градусов. При температуре теплоносителя на уровне – 30 градусов эффект будет значительным.

Размеры теплообменника должны быть огромны.

Важно!
Есть и проблемы: размеры теплообменника необходимо принимать достаточно большие, что усложняет монтаж и земляные работы.
Вам придется либо использовать всю площадь участка (если ее хватит), либо бурить несколько достаточно глубоких скважин.
Это делает расходы на установку и покупку оборудования непомерно высокими.

Солнечные коллекторы

В верхней части крыши мы видим три вакуумных солнечных коллектора.

Новые виды отопления не обошлись без использования самой дешевой и доступной солнечной энергии. Принцип их работы прост: солнечная радиация нагревает теплоноситель, циркулирующий по специальному теплообменному коллектору.

Схема работы коллектора.

В отличие от солнечных батарей, КПД современных коллекторов отопления достаточно высок. Однако есть одна существенная проблема: эффективность солнечных систем растет по мере перемещения в сторону тропических и экваториальных широт, но необходимость в отоплении по мере такого перемещения пропадает.

Устройство теплообменника.

Использование в умеренных континентальных широтах ограничено количеством солнечных дней в году и погодными условиями. В северных областях такие коллекторы могут быть и вовсе неэффективны, если подавляющее количество дней облачные и пасмурные, как это бывает в Ленинградкой или Мурманской областях.

Крыша – наиболее подходящее место для установки коллектора.

Важно!
На сегодняшний день солнечные системы можно рассматривать как дополнительные источники тепла, а также как основное отопление в южных широтах – Крыму, Краснодарском крае и т.д.

Вывод

Рассмотренные нами варианты систем отопления еще не являются мейнстримом, однако в перспективе у них есть все шансы им стать. Постоянное удорожание традиционных энергоносителей ускоряет этот процесс, а развитие технологий позволяет с оптимизмом смотреть в будущее альтернативных систем. Дополнительная информация — в нашем видео.

Понравилась статья? Подписывайтесь на наш канал Яндекс.Дзен