VII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2015

Плинтусные системы отопления получили большое развитие. Были разработаны пустотелые панели в форме классического плинтуса, закрывающие отопительные трубы, оборудованные вертикальным оребрением по всей длине. Ребра позволили повысить теплоотдачу плинтусных радиаторов более чем на 60% по сравнению с плоскими и круглыми отопительными панелями без оребрения. Плинтусное отопление подразделяется на водяное и электрическое [1].

Основными компонентами системы с водяным теплоносителем (рис. 1) являются радиаторный блок теплого плинтуса, распределительный коллектор и кислородонепроницаемые пластиковые трубки, помещенные внутрь гофрированной трубки из сшитого полиэтилена. Радиаторный блок состоит из теплообменника и алюминиевого короба [2]. Теплообменник выполнен из двух медных трубок, внешний диаметр которых 13 мм, толщина стенки – 2 мм, с закрепленными на них вертикальными алюминиевыми или латунными ламелями.

Алюминиевый короб состоит из трех планок, профилированных методом горячей экструзии - планка нижнего крепления, верхнего и лицевая крышка. Ширина короба – 28 мм, высота – 140 мм. Монтаж теплообменника внутрь короба (рис. 2) производится при помощи держателей особой конструкции.

Рис. 1 - Плинтусное водяное отопление

Распределительный коллектор состоит из двух параллельных друг другу стальных трубок, оборудованных выводами, вводами, отводчиками воздуха, отсечными и сливными термовентилями - верхняя трубка предназначена для подключения к источнику подачи теплоносителя и дальнейшей его разводки по пластиковым трубкам к радиаторам отопления, через нижнюю осуществляется возврат остывшего теплоносителя к отопительному котлу или, в случае центрального отопления, к стояку обратки [3,4].

Используемая при построении плинтусного отопления пластиковая трубка, при помощи которой теплоноситель доставляется к отопительным радиаторам и отводится от них, состоит из двух трубок - гладкой внутренней и гофрированной внешней, не связанных между собой (первая трубка просто вложена во вторую, большего диаметра). Поскольку часть отопительного контура придется укладывать в пол и проводить сквозь стены, внешняя гофрированная трубка позволит производить замену внутренней трубки, проводящей теплоноситель, без вскрытия пола - простым извлечением последней из гофроканала и вводом в него новой PEX-трубки. Впрочем, полное отсутствие внутри системы плинтусного отопления воздуха и невосприимчивость пластиковых трубок к содержащимся в воде солям позволит ей функционировать безаварийно в течение длительного срока.

Рис. 2 - Монтаж плинтусного водяного отопления

Наибольшая температура воды или антифриза, используемых в системе плинтусного отопления в качестве теплоносителя, не должна превышать 85 °С, рабочее давление - не более 3 атмосфер, иначе трубки из сшитого пластика потеряют прочность. Поскольку температура воды в системе центрального отопления может составить более 85 °С, а рабочее давление - превысить 9 атмосфер и выше того (при проведении испытаний отопительной системы гидравлическим ударом), то требуется принять дополнительные меры. Можно вместо пластиковых трубок использовать металлопластиковые или медные, соединяемые между собой методом пайки, как вариант - воспользоваться теплообменником, встроив его в качестве приемника тепловой энергии от центральной теплосети, передающего ее теплоносителю плинтусной системе отопления через медные пластины. Последняя мера особенно действенна, т.к. позволяет сохранить высокие эксплуатационные характеристики плинтусного отопления и полностью обезопасить его от температурных и гидравлических воздействий центрального отопления [4].

В одном погонном метре системы циркулирует 0,34 литра теплоносителя.

Рассмотрим зависимости теплоотдачи с одного погонного метра системы от температуры теплоносителя, приведенные в таблице.

Таблица

Температура, 0С	50	60	70	80	85
Мощность, Вт	135	183	230	280	297

При монтаже системы плинтусного отопления может возникнуть необходимость в оснащении ее дополнительным оборудованием, как-то: термомеханические или термоэлектрические термостаты к каждой группе отопительных радиаторов, сервопривод на распределительном коллекторе, циркуляционный водяной насос, манометр и термометр на вводе теплоносителя в коллектор.

Электрическое плинтусное отопление (рис. 3) построено на блоках радиаторов со встроенным в них воздушным ТЭНом, т.е. его монтаж выполнить значительно проще, чем системы с жидким теплоносителем. Внешний вид электрических плинтусных радиаторов полностью идентичен жидкостным, разница - в отсутствии подводящих теплоноситель трубок, ТЭН встроен в нижнюю медную трубку радиатора, в верхнюю уложен кабель электропитания в термостойкой силиконовой изоляции. Мощность ТЭНов составляет 200 Вт на каждый погонный метр, источником электропитания для них служит обычная бытовая электророзетка. Несмотря на высокий уровень влагозащиты, электрические плинтусные радиаторы не предназначены для монтажа в помещениях с высокой влажностью воздуха [4,5].

Рис. 3 - Плинтусное электрическое отопление

Система «теплый плинтус» предназначена для использования в качестве основного отопления, но на ее базе можно формировать и дополнительные источники теплоты, которые позволяют решать многие проблемы отечественного домостроения.

Теплый плинтус совместим с любым видом котельного оборудования (газ, дизель, твердое топливо), а так же со всеми известными альтернативными источниками возобновляемой энергии, такими как тепловые насосы и солнечные коллекторы.

Стандартный цвет наружных элементов – белый или темно-коричневый. Габаритные размеры: высота 14 см, ширина 3 см. Стандартная длина одного участка - 3 метра.

Принцип работы

Плинтусные радиаторы отопления не способны согревать атмосферу помещения конвекцией воздуха, т.к. расположены вплотную к плоскостям стен, и исходящий от них воздушный конвективный поток оказывается под воздействием эффекта Коанда (рис. 4) [4].

Системы плинтусного отопления основаны на эффекте, при котором теплый воздух, как бы «прилипая» к стенам помещения, медленным потоком поднимается вдоль них, отдавая поверхностям свою теплоту. Вдоль наружных стен и окон создается «тепловой экран», препятствующий оттоку теплоты. Стены излучают тепловую энергию, которая передается на все предметы: пол, мебель, потолок, а воздух в комнате прогревается уже вторично, от предметов.

Рис. 4 - Эффект Коанда

Поскольку обогрев помещения происходит не за счет конвекции, то отсутствует потребность в высоком нагреве теплоносителя - в конструкции радиаторов требуется лишь использовать материалы, обладающие высоким коэффициентом теплопроводности. Именно этим объясняется использование меди и алюминия, коэффициент теплопроводности которых равен, соответственно, 390 и 236 Вт/(мК). К примеру, у железа этот коэффициент составляет лишь 92 Вт/(мК), а у металлопластика 0,43 Вт/(мК), т.е. медь и алюминий - наиболее подходящие материалы для плинтусных радиаторов [6,7].

Максимальная температура алюминиевого короба теплого плинтуса во время работы этой отопительной системы составит не более 40 °С, а поверхность стены, подле которой установлен радиатор, прогреется не выше 37 °С - обжечься о них при всем желании не удастся.

В результате, благодаря равномерному распределению теплоты по высоте и периметру помещения и отсутствию активной конвекции, создается комфортный микроклимат для человека.

Плинтусное отопление подходит для всех, кто заботится о своем здоровье и здоровье близких, так как кроме создания теплового экрана на стене, система «теплый плинтус» избавляет стены от избыточной влажности,которая ухудшает теплотехнические свойства ограждений и является средой для размножения грибка и плесени.

Немаловажно и то, что в помещении не возникает активного подъема пыли, так как воздух струится вдоль стен очень медленно. Под потолком отсутствует «тепловая подушка», а за счет равномерного распределения теплоты нет сквозняков, что особенно полезно для маленьких детей. Плинтусное отопление идеально подходит для любого интерьерного и архитектурного решения.

В помещениях спортивных залов и оздоровительных комплексов (рис. 5) очень важно создать и сохранить здоровый микроклимат. Во время занятий спортом организм человека особенно уязвим, так как при глубоком и частом дыхании во время интенсивных физических нагрузок человек в несколько раз больше вдыхает вредных бактерий и находящихся в воздухе пылевых частиц. Именно поэтому, здоровый микроклимат так важен в помещениях подобного рода [4,6].

Рис. 5 - Плинтусное отопление в оздоровительных комплексах

Важным фактором спортивных достижений являются регулярные тренировки, во время которых свежий воздух, оптимальный температурный баланс помещения играют одну из ключевых ролей для ее эффективного проведения. В душном помещении и на холодном полу выполнение упражнений может быть опасно для спортсмена (его организм может перегреться или переохладиться). При применении в качестве системы отопления теплого плинтуса достигается равномерное распределенние температуры, отсутствие циркуляции пыли по помещению и холодного воздуха вдоль пола. Воздух в помещениях может оставаться свежим, с температурой около +16 ⁰С, при температуре стен ~ +22 ⁰С, которая будет ощущаться человеком как достаточно комфортная.

Положительными свойствами системы отопления, основанной на плинтусных радиаторах, являются [4]:

- отсутствие конвекционного движения воздуха, сопровождающегося взвешиванием пыли;

- положительно воспринимаемое человеческим организмом теплоты инфракрасного спектра;

- равномерное распределение теплоты по помещению (ИК-нагреву подвергаются исключительно светонепроницаемые объекты в комнате);

- теплый воздух не скапливается у потолка, что обычно происходит при конвекционном отоплении. По всему воздушному объему комнаты устанавливается одинаковая температура;

- ограждающие помещение поверхности имеют приемлемую для человека температуру;

- полностью решается проблема отложения влаги на поверхностях стен и потолка - они всегда будут сухие, а значит можно будет предохранить стены от плесени или разрушения стеновых конструкций;

- работы по монтажу системы плинтусного отопления проводятся быстро, вне зависимости от возраста здания. Плинтусные радиаторы, хотя и имеют несколько большие габариты, чем деревянный плинтус, не бросаются в глаза так явно, как чугунные или биметаллические, обычно устанавливаемые под оконный проем;

- отсутствие потребности в высокой температуре теплоносителя позволяет существенно снизить расход топлива, затрачиваемого на его нагрев - экономия составит порядка 30–40%, по сравнению с потребностями классических систем отопления. Кроме того, экономия топлива достигается снижением температуры воздуха в помещениях - если прогреть стены до +22 °С, то комфортная температура воздуха составит +16 °С, по сравнению с +20 °С воздуха и стенами с температурой +18 °С;

- высокая ремонтопригодность элементов системы в случае необходимости ремонта позволяет обойтись без демонтажа отделочных покрытий;

- оснащение терморегуляторами позволяет настроить оптимальную температуру в каждом отдельно помещении, оборудованном плинтусными радиаторами.

Выводы

Плинтусное отопление можно по праву назвать отоплением XXI века. Теплый плинтус - это выигрышная альтернатива конвективному отоплению практически во всех сферах применения (коттеджи, офисы, больницы, музеи, спортивные залы, бассейны, лоджии и т.д.) - особенно, с учетом постоянного роста тарифов на энергоносители, когда все большую важность приобретает экономичность отопления. Все перечисленные выше положительные свойства позволяют уйти от классических конвекционных отопительных систем к более эффективному лучевому отоплению, значительно повысить при этом качество проживания в наших домах и квартирах.

Библиографический список

1. Сканави А.Н., Махов Л. М. Отопление: Учебник для вузов. М.: Изд-во АСВ, - 2002.

2. СНиП 2.04.05-91*. Отопление, вентиляция и кондиционирование / Госстрой России. М.: ГУП ЦПП, - 2000.

3. Справочное пособие к СНиП 2.08.02-89 «Проектирование спортивных залов, помещений для физкультурно-оздоровительных занятий и крытых катков с искусственным льдом» - С. 54-56.

4. Aldengroup.ru. «Новые технологии отопления — радиатор вместо плинтуса», - 2008.

5. Плаксина, Е.В. Анализ методов организации микроклимата в спортивно-оздоровительных помещениях /Е.В. Плаксина, О.С. Замерина, Е.М. Бобрешов, А.А. Шевцов// Научный журнал. Инженерные системы и сооружения. – 2013. №3 (12). – С. 70-78.

6. Богословский, В.Н. Отопление и вентиляция. Ч.II. Вентиляция. / Под ред. В.Н.Богословского. – М.: Стройиздат., - 1976, С. 439.

7. Плаксина Е.В. Характерные особенности систем напольного отопления / Е.В.Плаксина, О.Е. Голясикова, А.А. Грязных, О.А. Рябцев// Инженерные системы и сооружения. -2013.-№ 2 (11).- С.41-52.

8. Плаксина Е.В. Характерные особенности требуемых параметров микроклимата помещений физкультурно-оздоровительных комплексов / Е.В. Плаксина, Я.А. Арнольбик, О.Ю. Струкова, Е.Э Дубровская // Инженерные системы и сооружения. -2014.-№ 1 (11).- С.70-78.

9. Melkumov, V.N. Organization of air distribution of covered multipurpose ice rinks / V.N. Melkumov, S.V. Chuykin // Scientific Herald of the Voronezh State University of Architecture and Civil Engineering. ConstructionandArchitecture. -2013. - №3. -pp. 17-28.

10. Чуйкин, С.В. Применение конформных отображений при решении задач вытесняющей вентиляции / С.В. Чуйкин, Р.А. Люльков // Научный журнал. Инженерные системы и сооружения. – 2013. – №1(10). – С. 29-36.

11. Тульская, С.Г. Экспериментальные исследования теплового режима производственных помещений и обеденных залов ресторанных комплексов /С.Г. Тульская, О.А. Сотникова, Ю.Г. Булыгина // Инженерные системы и сооружения. – 2012. - № 3 (8) – с. 62-70.

Код для цитирования: Скопировать