Энергетическая эффективность отопления частного дома – необходимость времени. В обозримом будущем энергоресурсы дешеветь не будут. Для обогрева жилищ нужны энергосберегающие системы.
Кварцевые монолитные ТЭНы
В конце 20 века запущены в производство МКТЭНы – монолитные кварцевые тепловые электрические нагреватели.
От традиционных ТЭНов эти преобразователи электроэнергии в тепло сильно отличаются. Позднее они вошли в энергосберегающие системы электрического отопления.
Устройство обычного нагревателя
В ТЭНах электронагревательный элемент в виде спирали из тонкой нихромовой проволоки установлен в металлической трубке: стальной нержавеющей, медной, латунной или алюминиевой. От металла спираль отделена засыпкой мелкораздробленного периклаза, не проводящего электрический ток.
Периклаз – это огнеупорный искусственный материал, получаемый электроплавкой или обжигом природного окисла магния – магнезита.
Конструкция монолитного электронагревателя
В МКТЭНах нагревательный элемент нового поколения размещен внутри бетонной пластины с габаритами 610 х 340 х 25 мм. От слабо проводящего электрический ток бетона его отделяет толстая прослойка из непроводящего кварцевого песка.
Кроме того, в этом устройстве используется свойство сухого кварцевого песка аккумулировать своей массой тепло, вырабатываемое тепловыделяющим проводником при пропускании через него электрического тока. Такая способность кварца позволяет добиться существенного энергосбережения при обогреве жилища.
Накапливается тепловая энергия толщей бетонной панели, после чего отдается в виде длинноволнового инфракрасного излучения. После выключения напряжения начинает работать энергосбережение – эффект «раскаленного кирпича», т.е. бетонная панель с кварцевым песком выделяет накопленное тепло.
Система отопления на кварцевых ТЭНах
Современные технологии начали использовать уже в новом веке. На основе этих нагревательных элементов-панелей создано энергосберегающее отопление – система локального автономного обогрева помещения.
Основные элементы
В состав системы входят:
электрические нагревательные элементы типа МКТЭН, температура которых достигает 85 – 95 °C;
датчики температуры воздуха снаружи здания и внутри каждого из отапливаемых помещений частного дома;
схемы управления нагревательными элементами.
Преимущества
Энергосбережение и высокая экономичность этого способа отопления основаны на том, что длительность работы системы за сутки меняется от 3 до 10 часов. Это время значительно уменьшается при правильном утеплении частного дома. Экономия – до половины расходов традиционной системы на электронагревателях.
Такого существенного энергосбережения удается достичь благодаря следующим достоинствам монолитных кварцевых ТЭНов:
низкая стоимость – нагревательная проволока не мотается в спираль, металлическая трубка не используется, не режется, не гнется и пр.;
малый нагрев проволоки и полная изоляция от кислорода дает большой срок работы при отоплении частного дома;
не нужно обслуживание;
электро- и пожаробезопасные технологии обеспечивают нагрев поверхности ниже температуры воспламенения материалов в доме;
простой монтаж и др.
Использование инфракрасного обогрева
Когда вы зимой греетесь у костра в лесу, вам тепло, хотя вокруг морозный воздух. Вы пользуетесь потоком инфракрасного излучения.
Инфракрасные отопительные панели дают невидимое тепловое излучение. Эффект по этой технологии достигается, когда нагревающий элемент не раскаляется до температуры свечения, а дает тепло при нагреве до десятков или нескольких сотен градусов.
Эти устройства используются как энергосберегающее отопление, когда нужно обогреть небольшое помещение. Нагревать большие площади с высокими потолками дорого, т. к. теплый воздух поднимется вверх, а его место займет холодный.
Такое излучение проходит сквозь воздух, не нагревая его. Попав на поверхность пола, оборудования, инфракрасное излучение поглощается материалом, который нагревается и отдает конвекцией тепло в окружающий воздух. Возле инфракрасной панели человеку комфортно, как у горящего костра. Ученые провели эксперимент по технологии экономии тепла:
нагрели воздух в помещении до + 45 – 50 °C, но при этом заморозили стены – люди ощущали холод;
нагрели стены и охладили воздух до + 10° C – работникам было комфортно.
Инфракрасные отопительные панели, имеют и другие названия: керамические, тепловые или лучевые панели и т. д.
Лучевое отопление – это не только энергосбережение, но и комфорт в помещении:
расход энергии на 50 – 65% меньше, чем при конвективном отоплении;
нагревается сам человек и окружающие его предметы;
температура воздуха в помещении на 3 – 5 °C меньше, чем при конвективном отоплении;
эффект от инфракрасного излучения появляется сразу, без нагрева воздуха в помещении, его стен и потолка;
перепад температур возле пола и потолка будет в десяток раз меньше, чем при традиционном отоплении.
Как экономить в традиционных системах?
С середины ХХ века для отопления частного дома и многоэтажных зданий использовали технологии водяного отопления. Правильно спроектированная система позволяла вручную регулировать теплоотдачу каждой батареи и так обеспечивать энергосбережение. Но с дешевым топливом при перегреве открывали форточку, а не закручивали вентиль на батарее.
Энергетический кризис привел к многократному росту цен на топливо. Вместо ручного вентиля стали использовать технологии термостатических клапанов. Они сами поддерживают нужную температуру радиатора. При перегреве помещения клапан уменьшит подачу воды в батарею, а ее избыток пойдет через байпас – обходную трубу. Такой способ увеличит энергосбережение и снизит расходы на отопление на 1/5, а то и 1/4.
Еще больший эффект получают, связав все термостатические клапаны при автоматизации управления системой отопления.
