Один из трендов современного строительства – полностью скрытые системы жизнеобеспечения. Помещения свободны от каких-либо проводов или труб. В них нет даже радиаторов отопления и кондиционеров – тепло или холод исходят напрямую от пола, стен и даже от потолка. Такой тип теплообмена получил название поверхностного. Считается, что он более естественен для человеческого организма. И конечно, системы панельно-лучистого отопления более энергоэффективны по сравнению с традиционными способами обогрева/охлаждения помещений, не создают помех при обустройстве внутреннего пространства дома 
Чем больше площадь поверхности радиатора и ниже температура теплоносителя при одной тепловой мощности, тем комфортнее микроклимат в помещении
Температурный криз
Человек – существо теплокровное. Тело человека осуществляет теплообмен с окружающей средой, и для нормальной работы организм вынужден поддерживать температуру на одном уровне – 36,6 °С. Когда жарко, система терморегуляции включает защиту от перегрева. В том числе усиливает потоотделение, кожа становится влажной, в результате испарение жидкости приводит к охлаждению её поверхности. Когда же бьёт дрожь холода, на обогрев выделяется дополнительное тепло. Чем больше температурный перепад, тем активнее работают защитные механизмы и, следовательно, расходуется больше энергии.
А человек испытывает дискомфорт, притом даже находясь в помещении. Ведь близ кондиционера холодно, а у радиатора – жарко. А всё потому, что традиционные источники домашнего обогрева или охлаждения – радиаторы, конвекторы, кондиционеры – имеют локальное расположение. Они обеспечивают нужную температуру в доме большей частью путём конвекции, то есть перемещением нагреваемого/охлаждаемого воздуха. В то время как для человека естественным, самым благоприятным способом обогрева является тепловое излучение, наподобие энергии солнца. Конечно, на самочувствие, кроме температуры воздуха, влияют также атмосферное давление, влажность и скорость движения воздуха. Но температурный фактор в условиях земного климата является определяющим.
Идеальный характер отопления
В системах поверхностного отопления/охлаждения передача тепловой энергии главным образом происходит за счёт выделения лучистой энергии. Площадь теплообмена огромная (пол, стены, а иногда и потолок), поэтому температурная разница между источником тепла или холода и воздухом в помещении меньше, чем в случае традиционных систем. Теплообмен приобретает мягкий характер, благоприятный для нормальной терморегуляции организма. В результате человек не только прекрасно себя чувствует, но и становится более работоспособным.
Плюс также в том, что при резком снижении доли конвективного излучения не поднимается пыль, и уж тем более она не пригорает к поверхности отопительного прибора, как случается с раскалёнными радиаторами. Ещё одно преимущество систем панельно-лучистого отопления: они отличаются длительным сроком эксплуатации. Это связано как с невысокой рабочей температурой используемого в них теплоносителя, так и со свойствами полимерного материала, из которого обычно изготавливают конструктивные элементы системы. Гладкая внутренняя стенка трубопровода не корродирует и устойчива к образованию отложений, так что можно не опасаться, что поперечное сечение трубы со временем будет “зарастать”. Одни и те же трубы могут работать как на обогрев, так и на охлаждение, в зависимости от сезона.
С технологической точки зрения мягкий поверхностный теплообмен более совершенен, чем локальный. Ведь низкотемпературный режим позволяет применять в том числе энергоэффективное оборудование, такое как геотермальный тепловой насос. Отбирая энергию у земли и передавая её через теплообменники, такие системы на единицу потребляемой электрической мощности дают больше энергии, чем традиционные отопительные устройства.
Кроме того, они не выделяют в атмосферу угарный газ, а используемая энергия черпается из возобновляемых источников, что минимизирует воздействие системы на окружающую среду. И хотя на сегодняшний день проектирование и установка геотермального теплового насоса обходится существенно дороже любой традиционной системы отопления, очевидно, что за ним будущее.
1-й замкнутый контур – геотермальный зонд контура теплосъёма поставляет земное низкотемпературное тепло.
2-й замкнутый контур – тепловой насос собирает низкотемпературное тепло.
3-й замкнутый контур – система отопления, охлаждения и горячего водоснабжения дома
Как оно устроено
В организации процессов обогрева и охлаждения помещения есть разница. Начать с того, что тёплый воздух легче холодного и стремится вверх. Поэтому оптимальный вариант расположения поверхностного обогрева – пол и стены, а поверхностного охлаждения – стены и потолок.
Контур системы составляют трубы из сшитого полиэтилена (как правило, из РЕ-Ха). Лёгкий и относительно недорогой трубопровод (производители: REHAU, UPONOR, VIEGA) отличается стабильностью, стойкостью к коррозии, высоким температурам, химически агрессивным средам, а также быстротой и простотой установки. Уникальное свойство материала – память формы – позволяет не опасаться возможных изломов трубы при монтаже в стеснённых условиях. В случае если излом всё же произошёл, трубе за несколько минут можно вернуть первоначальную форму при помощи строительного фена.
Трубы укладывают “змейкой” с шагом, кратным 50 мм, при этом существует несколько способов их крепежа: на шинах из ударопрочного полимера, на специальных матах, на арматурной сетке, посредством гарпун-скоб. Затем отопительный контур подключают к распределительному коллектору. Данные виды фиксации подходят исключительно для “мокрого” монтажа, когда трубопровод полностью заливают стяжкой или закрывают слоем штукатурки.
Однако в некоторых случаях “мокрую” укладку применять нельзя, например в старых зданиях с деревянными перекрытиями, в лёгких каркасных перегородках между комнатами. Для каркасных и деревянных стен, а также для потолков разработаны готовые гипсоволокнистые панели со встроенными трубами.
А вот для устройства тёплого пола применимы и системы кабельного электрообогрева, и другие виды водяных труб, в том числе металлопластиковые и медные (естественно, имеющие неразъёмное соединение). Впрочем, последние по своим потребительским характеристикам всё же уступают трубам из сшитого полиэтилена.
В помещениях с низкими потолками не рекомендуется использовать потолочные системы панельно-лучистого теплообмена, так как человеческая голова довольно чувствительно реагирует на радиационный фон, в том числе лучистый перегрев или переохлаждение
Можно ли к одной тепловой сети подключить и радиаторы, и системы поверхностного обогрева?
Да, системы напольного и радиаторного отопления могут снабжаться от одного теплогенератора. Однако системы поверхностного обогрева требуют более низкой температуры подачи. Поэтому их можно присоединить к высокотемпературной распределительной сети через смесительный блок REHAU – терморегулирующие станции TRS-У FWRS, TRS 20, TRS 25. Они позволяют понизить температуру подачи за счёт подмеса обратной воды из системы поверхностного обогрева и автоматически поддерживать данную температуру.
Как регулируется температура в помещении при поверхностном теплообмене?
Теплоотдача систем поверхностного обогрева может регулироваться или по температуре воздуха в обслуживаемом помещении, или по температуре поверхности строительной конструкции, куда заложены греющие элементы. Регулирование осуществляется с помощью систем NEA Н, НТ или НСТ REHAU. При этом терморегулятор, устанавливаемый в помещении, имеет встроенный датчик температуры воздуха. К нему может быть подключён выносной датчик, который измеряет температуру воздуха в другом месте помещения. Если же такой датчик вмонтировать в строительную конструкцию (например, в пол), то регулирование будет производиться по необходимой температуре этой конструкции.
Ещё одним вариантом оборудования поверхностного теплообмена являются капиллярные маты из полипропилена Clina (Германия), которые также можно устанавливать в стены, пол и потолок. Принцип их устройства позаимствован у схемы человеческого кровообращения: общий поток разделён на многочисленные параллельно соединённые капиллярные каналы. В случае повреждения отдельного капилляра, его запаивают без потери общей мощности.
Системы отличаются минимальной толщиной монтажа (от 8 мм) и минимальной разностью между температурой в помещении и температурой охладителя, всего в 6-8 °С. Устанавливают маты под съёмными панелями. Чтобы устранить риск выпадения конденсата, каждая зона снабжена датчиком точки росы. Как только датчик определяет начало конденсации, клапан закрывается, временно прекращая циркуляцию. Но такие условия возникают редко, если охлаждение работает совместно с системой увлажнения воздуха и приточной вентиляции.
Обратите внимание, поверхностное отопление подразумевает жёсткий дизайн-проект, то есть с расстановкой мебели следует определяться заранее
Особенности национального охлаждения
С поверхностным отоплением всё более или менее ясно. Встроенный в стены и пол контур подключён к теплогенератору (котлу, тепловому насосу). Температурный режим регулируется погодозависимой автоматикой или посредством ручного управления. Такие системы, особенно тёплые полы, уже получили широкое распространение.
Поверхностное охлаждение применяют пока крайне редко. Ведь реально жаркая погода если и случается в наших широтах, то создаёт неудобства скорее обитателям городских квартир, но не частных загородных домов. Кроме того, существующий вариант охлаждения помещений – кондиционер собственно и работает по принципу теплового насоса. Используя энергию фазовых переходов хладагента, испарения и конденсации, он за счёт конвекции передаёт холод воздушному потоку внутри помещения, а тепло выводит на улицу. Казалось бы, чего же боле?
Но если уж делать ставку на поверхностный теплообмен, логично предусмотреть и охлаждение помещений. В случае с тепловым насосом проблем не возникает, если система умеет работать в обратном режиме, то есть подавать не тепло, а холод. Наиболее экономичный вариант – так называемое пассивное охлаждение, когда компрессор теплового насоса не работает, и теплоноситель циркулирует между скважиной и контуром теплообмена.
Эффективность такого способа очевидна. Из цепочки энергетических превращений исключается самый дорогой и энергоёмкий цикл – испарение и конденсация хладагента. Когда же для отопления в загородном доме есть котёл, а в стенах – системы поверхностного теплообмена, то для охлаждения помещений кроме чиллера (чаще – только с режимом охлаждения) целесообразно использовать и прохладу подземных вод, которых в недрах среднерусской равнины предостаточно. Организовать подачу воды из скважины или колодца, естественно не напрямую, а через теплообменник, можно с помощью насоса и датчиков конденсации. Правда, придётся прибегнуть к услугам специалиста по теплотехнике.
Что мешает?
Инновации привлекательны, но сразу встаёт вопрос цены проекта, оборудования, его установки, энергоёмкости и особенностей эксплуатации системы. И первое препятствие, которое возникает на пути, – это трудоёмкость монтажа, связанная со строительно-отделочными работами. Поэтому поверхностное отопление или охлаждение скорее интересно тем, кто только собирается строить дом или если жильё требует реконструкции.
Скрытый характер оборудования говорит о том, что его проектирование и монтаж должны производить сертифицированные специалисты. Мы знаем, что в случае протечки радиатора авария сразу заметна, а починка или замена прибора вполне реализуема. В новом варианте трубопровод уходит в стены, поэтому вероятность его поломки должна стремиться к нулю.
Важен также точный расчёт, чтобы теплоноситель по тонкому, извилистому и длинному трубопроводу циркулировал без образования застойных зон, исключая перегревы или переохлаждения. Ведь те же радиаторы зачастую устанавливают “на глазок”, по штуке в комнату, особенно современные модели, позволяющие регулировать мощность.
Однако существует возможность совмещать традиционное отопление с инновационным, и ею стоит воспользоваться при ремонте или частичной реконструкции. При этом необходимо учитывать, что радиаторы и новая система требуют разной температуры теплоносителя.
Выходом является установка смесительного узла, который охлаждает слишком горячую воду перед тем, как она поступает в дополнительный контур. Чаще всего предпочтение отдают водяным тёплым полам, а для них, согласно существующим гигиеническим нормам, температура в зоне постоянного пребывания людей не должна превышать 26 С.
