8

Конвекция vs Тепловое излучение на примере потолочных панелей

Чем конвекция отличается от теплового излучения и почему тепловое излучение является более предпочтительным. Для лучшего понимая проще всего рассмотреть такой уникальный вид отопительных приборов, как потолочные панели и чем они отличаются от привычных батарей.

Настенные радиаторы и теплый пол в основном передают тепло за счет конвекции: воздух, контактирующий с теплой поверхностью радиатора/пола, нагревается, становится легче и поднимается вверх. Даже идеально гладкий радиатор, состоящий из простой пластины, максимально может отдать всего около 40-50% тепла за счёт теплового излучения.

Какие недостатки отопления нагретым воздухом. Если оставить в стороне вопросы гигиены, то можно выделить следующее:

  • помещение прогревается неравномерно и медленно: чтобы достичь комфортной температуры внизу, необходимо нагреть большой объём воздуха, который устремляется вверх и там скапливается
  • эффективность отопления конфликтует с обеспечением помещения свежим воздухом: простое открытие форточки приводит к тому, что уже нагретый воздух покидает помещение и требуется весь процесс начинать сначала.
Теплый воздух поднимается по потолок. Таким образом, тепло от радиатора «теряется»
Теплый воздух поднимается по потолок. Таким образом, тепло от радиатора «теряется»

Эти недостатки становятся тем заметнее, чем больше площадь помещения и, тем более, высота его потолков. Если речь идет, например, о складском помещении, где высота потолков измеряется уже десятками метров, а разгрузочное-погрузочные работы не позволяют надолго закрыть помещение, то отопление за счет конвекции становится очень дорогостоящим и неэффективным.

Именно здесь на сцену выходят потолочные панели. Они имеют конструкцию и расположение, препятствующие образованию конвективных потоков воздуха вокруг прибора. Панели монтируют на потолке. Сверху они покрыты теплоизоляцией. Таким образом мы добиваемся перераспределения конвективной и радиационной составляющих теплоотдачи в пользу последней. Так, в среднем потолочная панель отдаёт около 70-80% тепла за счёт теплового излучения и только около 20-30% - за счёт конвекции.

Тепловое излучение нагревает непосредственно пол, стены и предметы в помещении. Воздух нагревается уже позже за счёт естественной конвекции, сам он в процессе теплопередачи не участвует. Таким образом, исключается лишний «посредник». Даже в холодном помещении тепло от панелей можно почувствовать сразу после их нагрева. В повседневной жизни ближайшим аналогом являются открытые террасы ресторанов, где посетителям не дают замерзнуть газовые ИК-фонари: о том, чтобы предварительно нагреть всю улицу (как в случае в конвекторами), речи и не может быть, но, тем не менее, со своими непосредственными обязанностями они справляются вполне успешно.

Другим следствием подобного решения является снижение температуры воздуха в верхней зоне, что ведёт снижению теплопотерь здания. И чем выше здание, чем хуже изоляция и ниже расчётная температура, тем больше будет экономия при применении панельно-лучистой системы отопления.

Приятным дополнением является возможность панелей работать не только на отопление, но и на охлаждение помещений.

Конечно, ставить потолочные панели в жилых помещениях часто не целесообразно и дорого (хотя такие решения есть и, при необходимости, могут быть использованы). Но, имея их как пример, можно сделать несколько полезных выводов:

  • отопительные приборы, обладающие одинаковой номинальной тепловой мощностью, могут иметь разную фактическую эффективность: тепло может уйти в теплый воздух под потолком или «работать» непосредственно на обогрев предметов и людей.
  • чем больше площадь помещения и выше потолки (особенно, если речь идет о «втором свете»), тем желательней подбирать радиаторы с наибольшей долей теплового излучения: они быстрее нагреют холодную комнату и эффективнее будут поддерживать в нем температуру: плоские радиаторы без конвекционных ламелей, 2-трубчатые стальные радиаторы.
  • отопительные приборы с большой долей конвекции хорошо подходят для небольших и средних помещений: стальные панельные радиаторы, алюминиевые и биметаллические радиаторы, внутрипольные конвекторы и др.