Применение системы лучистого обогрева для отопления помещений дошкольных учреждений

2805

Автор: Е.Н. Епишков, ассистент кафедры теоретической и общей электротехники ФГБОУВПО "Челябинская государственная агроинженерная академия"

Учеными ФГБОУ ВПО "Челябинская государственная агроинженерная академия" был разработан инновационный метод отопления жилых помещений за счет инфракрасного длинноволнового излучения - система лучистого обогрева. Данная система в течение нескольких лет проходила испытания в сельских школах и детских садах, административных и социально-культурных помещениях (больницах, клубах), коттеджах и квартирах Челябинской области. Как показали испытания, система лучистого обогрева позволяет снизить годовые затраты на отопление в 2-3 раза в зависимости от специфики объекта.

Закрепленные на потолке листовые электронагреватели обеспечивают процесс теплопередачи в следующей последовательности:

  • протекающий по резистивным элементам электрический ток преобразуется в теплоту;
  • теплота нагревателя преобразуется в тепловой поток длинноволнового мягкого излучения;
  • тепловой поток поглощается поверхностью пола и предметов, находящихся в помещении, и нагревает их. Нагретая площадь передает тепло нижним слоям воздуха, обеспечивая их перемещение вверх и поддерживая процесс конвективного теплообмена.

В настоящее время самые распространенные системы отопления состоят из радиаторов, по которым циркулирует теплоноситель (пар, вода, тосол), и котла (газового, угольного, электрического и т. д.), обеспечивающего нагревание теплоносителя. В традиционных радиаторных системах передача тепла осуществляется преимущественно за счет конвекции.Принцип работы системы лучистого обогрева совершенно иной, его можно сравнить с нагреванием воздуха инфракрасными солнечными лучами: тепловой поток, излучаемый горячей поверхностью Солнца, с минимальными потерями энергии проходит через космическое пространство и поглощается каждой поверхностью, которая встречается на его пути.

В системе лучистого обогрева в качестве источника тепла применяется гибкий листовой электронагреватель, который представляет собой инфракрасную пленку (или греющую фольгу). Листовой электронагреватель устанавливается между покрытием потолка и дополнительной теплоизоляцией. Инфракрасная пленка, нагреваясь за счет электрического тока, излучает тепловую энергию. Это излучение поглощается поверхностью пола, мебели и предметов, обеспечивая комфортный температурный обогрев помещения, включая медицинские помещения в детском лагере. Тепловой поток при этом не оказывает влияния на влажность воздуха.

Включать и отключать систему, а также устанавливать необходимый температурный режим позволяет программируемый регулятор, который располагается на стене.
Система лучистого обогрева дает возможность увеличить температуру воздуха в помещении на 10 °C за 40-50 мин, что обеспечивает рациональное использование электроэнергии.

Как показывает опыт эксплуатации системы лучистого обогрева, у данного способа отопления есть несколько преимуществ перед традиционными радиаторными системами.

Систему лучистого обогрева можно сравнить со световыми лучами. Правильно распределив в помещении источники света, можно добиться комфортного, равномерного освещения. Аналогично распределяются и инфракрасные излучатели. При проектировании системы инфракрасного (лучистого) обогрева необходимо учитывать высоту потолков, площадь, а также тип помещения, в котором данная система обогрева будет применяться.

Так, система лучистого обогрева обладает рядом физиологических свойств. По данным научных исследований, наиболее полезное воздействие (при умеренной мощности) на организм человека оказывает инфракрасное излучение длиной волны 5-15 мкм. Именно в этом диапазоне находится излучение листового электронагревателя.Кроме того, широко применяемые радиаторные системы отопления доставляют немалый дискомфорт, поскольку нормальная температура поверхности элементов этой системы 80 °С. В то же время температура поверхности инфракрасной пленки не превышает 45 °С даже под декоративным покрытием потолка.

Лучи, которые испускаются инфракрасным нагревателем, позволяют компенсировать недостаток солнечного света в осенне-зимний период. Подтверждением благоприятных физических свойств системы лучистого обогрева служит и тот факт, что подобные устройства применяются в косметических целях (например, в инфракрасных саунах).
Эксплуатационные свойства системы лучистого обогрева определяются сроком службы - 50 лет и более. Инфракрасные нагреватели практически не требуют затрат на обслуживание.

Инновационность системы лучистого обогрева заключается:

  • в использовании гибкого листового электронагревателя, преобразующего электроэнергию в поток мягкого инфракрасного излучения, который обладает благоприятными для человека физиологическими свойствами;
  • применении регулятора, обеспечивающего высокотемпературный режим (22 °С или другую требуемую температуру) только во время нахождения людей в помещении;
  • использовании теплофизических свойств здания, обеспечивающих паузы в потреблении электроэнергии.

Технология монтажа системы лучистого обогрева довольно проста благодаря отсутствию металлоемких конструкций. К тому же установка системы не портит интерьер помещения, поскольку закрепленные на потолке листовые электронагреватели могут быть закрыты потолочным покрытием любого вида.

Среди других достоинств системы лучистого обогрева следует отметить безопасность ее эксплуатации, которая подтверждена письмом "О сертификации продукции в области пожарной безопасности" органа по сертификации "ЧЕЛЯБИНСКПОЖТЕСТ" Государственного учреждения «Судебно-экспертное учреждение федеральной противопожарной службы "Испытательная пожарная лаборатория"» по Челябинской области, а также сертификатом соответствия.

Рассмотрим применение системы лучистого обогрева в дошкольном образовательном учреждении (далее - ДОУ).
Энергетическую эффективность ДОУ определяют суточный, недельный и годовой режимы работы, с одной стороны, и допустимые минимальный и максимальный уровни температуры воздуха - с другой.

Суточный режим работы детского сада (условно): 7.00-19.00. Воспитанники находятся в помещении в течение 12 ч, остальные 12 ч помещение свободно от детей. Исходя из этого в помещениях ДОУ с помощью регулятора задается следующий температурный режим:

  • в присутствии детей и персонала 22 °С;
  • в отсутствие воспитанников и персонала 12 °С.

Температура воздуха в основных помещениях ДОУ в зависимости от климатического района указана в приложении 3 к СанПиН 2.4.1.2660-10 "Санитарно-эпидемиологические требования к устройству, содержанию и организации режима работы в дошкольных организациях", утв. постановлением Главного государственного санитарного врача РФ от 22.07.2010 № 91 (приложение). Температура воздуха в отсутствие детей и персонала определяется минимальным уровнем температуры воздуха в помещении, который не наносит ущерба внутренней отделке здания.

В дошкольном учреждении с учетом динамических свойств системы лучистого обогрева на рабочий день задается следующая суточная программа ее работы:

  • 6.00 - включение системы на высокотемпературный режим;
  • 18.00 - перевод системы в низкотемпературный режим.

Энергосберегающий эффект при применении системы лучистого обогрева достигается в течение рабочего дня и складывается из трех составляющих:
1. Пауза в потреблении электроэнергии, которая образуется в процессе охлаждения помещений при переходе с высокотемпературного режима (22 °С) к низкотемпературному (12 °С) с 18 до 6 ч следующих суток, всего в течение 12 ч.

Данная составляющая обеспечивает наибольший энергосберегающий эффект. Если теплофизические свойства здания соответствуют санитарным нормам и правилам (нормальная теплоизоляция ограждающих конструкций), то при температуре воздуха на улице -7 °С (средняя температура воздуха за отопительный сезон для Челябинской области) время охлаждения составит 35-40 ч. Это означает, что на протяжении 12 ч (от начала перехода системы лучистого обогрева в низкотемпературный режим до начала перевода в высокотемпературный режим) расход электроэнергии на отопление при использовании системы лучистого обогрева будет равен нулю.

2. Паузы в потреблении электроэнергии, которые образуются в режиме поддержания заданной температуры.
Данная составляющая энергосберегающего эффекта формируется в результате поддержания высокотемпературного режима за счет "зоны нечувствительности" регулятора. "Зона нечувствительности" регулятора - это разность между температурой отключения регулятора и температурой включения регулятора для восстановления заданной температуры: она составляет, как правило, 2 °С.

Например, после включения системы лучистого обогрева с помощью регулятора температура воздуха в помещении постепенно повышается, и при достижении заданного температурного значения (22 °С) регулятор отключается. Температура воздуха должна понизиться на 2 °С, после чего регулятор снова запускает систему.
При нормальных условиях в течение часа система лучистого обогрева находится во включенном состоянии около 10 мин, т. е. 15-16% времени. Таким образом, при мощности системы лучистого обогрева в 100 Вт/м2 средняя часовая мощность составит лишь 15-16 Вт/м2.

3. Возможность устанавливать температуру воздуха на несколько градусов ниже по сравнению с конвективными системами отопления благодаря физиологическому воздействию мягкого инфракрасного излучения на организм человека.

Данная составляющая энергосберегающего эффекта обусловлена тем, что состояние теплового комфорта при воздействии на человека инфракрасным излучением наступает на 2-3 °С раньше, чем при использовании конвективных систем отопления. Это позволяет устанавливать датчик регулятора, измеряющий температуру воздуха, на 2-3 °С меньше значения максимальной температуры. Например, вместо 22 °С, необходимых для отопления игровых и спальных помещений, достаточно установить 20 °С.
Режим нормальной рабочей недели (без учета праздничных дней) предусматривает два выходных дня, в которые программой регулятора задается низкотемпературный режим (7 °С). В зимний период режим работы ДОУ предполагает новогодние каникулы. На протяжении большей части каникулярных дней система лучистого обогрева создает низкотемпературный режим, тем самым существенно снижается уровень теплопотерь через ограждающие конструкции здания, а следовательно, и потребление энергии из сети.
Таким образом, энергетическая эффективность системы лучистого обогрева обеспечивается в результате снижения потребления электроэнергии по сравнению с применением других электроотопительных средств (панелей, электрокотлов) в 4-6 раз.Важно! Руководителю ДОУ необходимо помнить, что максимальная энергоэффективность любой системы отопления зависит от уровня теплоизоляции ограждающих конструкций (стен, окон, потолка, дверей и др.).Температура воздуха и кратность воздухообмена в основных помещениях дошкольных образовательных учреждений в зависимости от климатических районов*

Помещения

Температура воздуха, °C

Кратность обмена воздуха в 1 час

в I А, Б, Г климатических районах

в других климатических районах

приток

вытяжка

приток

вытяжка

Приемные, игровые групп для детей младенческого и раннего возраста:

•     младшей

•     средней и старшей

22-24 22-24

2,5 2,5

55

-

55

Приемные, игровые младшей дошкольной группы

21-23

2,5

1,5

-

1,5

Групповые, раздевальные:

•     младшей, средней

•     старшей, подготовительной

21-23 21-23

2,5 2,5

-

Спальни групп для детей младенческого и раннего возраста

19-20

2,5

1,5

-

1,5

Спальни дошкольных групп

19-20

2,5

1,5

-

1,5

Туалетные групп для детей младенческого и раннего возраста

22-24

-

1,5

-

1,5

Туалетные дошкольных групп

21-23

-

1,5

-

1,5

Залы для музыкальных и гимнастических занятий

19-20

2,5

1,5

-

1,5

Прогулочные веранды

Не менее 12

По расчету, но не менее 20 м3 на 1 ребенка

Зал с ванной бассейна

Не менее 29

По расчету, но не менее 20 м3 на 1 ребенка

Раздевалка с душевой бассейна

25-26

По расчету

Медицинские помещения

22-24

2,5

1,5

-

1,5

Отапливаемые переходы

Не менее 15

По расчету, но не менее 20 м3 на 1 ребенка

Приложение 3 к постановлению Главного государственного санитарного врача РФ от 22.07.2010 № 91 (ред. от 20.12.2010) «Об утверждении СанПиН 2.4.1.2660-10 "Санитарно-эпидемиологические требования к устройству, содержанию и организации режима работы в дошкольных организациях"». - Примеч. ред.

Мнение эксперта
Инфракрасное излучение – это одна из составляющих солнечного света. Солнце, по сути, является природным
инфракрасным обогревателем, поэтому отопительные системы, излучающие инфракрасные волны длиной
5–15 мкм, не опасны для здоровья человека. Это позволяет рассматривать систему лучистого обогрева как
способ отопления наиболее близкий к естественному.

Вместе с тем, учитывая, что инфракрасное излучение – это форма энергии, которая нагревает объекты непосредственно без нагревания воздуха между источником излучения и объектом, встает вопрос о том, насколько безопасны последствия этого нагревания для качества воздушной среды.

Известно, что современные отделочные материалы могут оказывать неблагоприятное воздействие на состав воздуха в помещениях. Одним из самых мощных внутренних источников загрязнения воздушной среды закрытых помещений являются строительные и отделочные материалы, для изготовления которых широко используют полимеры. В настоящее время в строительстве номенклатура полимерных материалов насчитывает около 100 наименований. Химический анализ воздуха в помещениях, в т. ч. в образовательных учреждениях, позволяет выявить ряд токсических и даже опасных веществ: фенол, метилстирол, толуол, метанол, винилацетат, уксусная кислота.

Современный человек проводит в жилых и общественных зданиях до 85% суточного времени. Поэтому внутренняя среда помещений даже при относительно невысоких концентрациях большого количества токсических веществ может влиять на его самочувствие, работоспособность и здоровье. Наиболее чувствителен к воздействию летучих компонентов полимерных материалов растущий организм. Интенсивность выделения летучих веществ зависит от условий эксплуатации полимерных материалов – в первую очередь от температуры и влажности воздуха, а также кратности воздухообмена, времени эксплуатации. При несоответствии комплекса этих факторов гигиеническим требованиям внутренняя среда помещений может стать источником риска для здоровья детей.

Поэтому делая выбор в пользу инновационных технологий отопления помещений детского сада, необходимо быть уверенным в том, что их использование будет не только экономичным, но и безопасным для здоровья детей и взрослых.М.И. Степанова, д-р мед. наук, зав. лабораторией гигиены обучения и воспитания НИИ гигиены и охраны здоровья детей и подростков ГУ НЦЗД РАМН



Подписка на статьи

Чтобы не пропустить ни одной важной или интересной статьи, подпишитесь на рассылку. Это бесплатно.

Вебинары и конференции


Мероприятия

Проверьте свои знания и приобретите новые

Участвовать

Самое выгодное предложение

Самое выгодное предложение

Воспользуйтесь самым выгодным предложением на подписку и станьте читателем уже сейчас

Живое общение с редакцией

Электронная система

Справочная система «Образование»

Школа Менеджера образования

Опрос

Какие подарки вы принимаете от родителей дошкольников:

  • Все 8.82%
  • Все, кроме денег 13.24%
  • Только цветы и конфеты 19.85%
  • Только сувениры, сделанные своими руками 7.35%
  • Никакие 50.74%
Другие опросы

Рассылка



© МЦФЭР, 2016. Свидетельство о регистрации СМИ: Эл № ФС77-50243 от 20 июля 2012 года.
Ознакомьтесь с соглашением об использовании.
Resobr.ru: сайт для специалистов и руководителей сферы дошкольного образования. Все права защищены. Полное или частичное копирование любых материалов сайта возможно только с письменного разрешения редакции сайта. Нарушение авторских прав влечет за собой ответственность в соответствии с законодательством РФ.

По вопросам подписки обращайтесь: 8 800 775-4822 (звонки по России бесплатные)
По вопросам клиентской поддержки тел.: +7 (495) 937-90-82



  • Мы в соцсетях
Сайт предназначен для работников сферы образования!

Чтобы продолжить чтение статей на портале «Ресурсы образования», пожалуйста, зарегистрируйтесь. Регистрация на сайте бесплатна.

Вы получите доступ к важным статьям, ответам на актуальные вопросы, полезным сервисам и шаблонам документов.

Внимание! В материалах сайта используется терминология профессионального сообщества. Сайт не предназначен для родителей.

А еще в подарок за регистрацию мы дарим Вам видеолекцию «ФГОС ДО: стандарт условий и стандарт поддержки разнообразия детства», из которой узнаете об основных задачах дошкольного образования.

Лектор: Волосовец Т.В., директор Института изучения детства, семьи и воспитания Российской академии образования.

У меня есть пароль
напомнить
Пароль отправлен на почту
Ввести
Я тут впервые
И получить доступ на сайт
Займет минуту!
Введите эл. почту или логин
Неверный логин или пароль
Неверный пароль
Введите пароль
Сайт предназначен для работников сферы образования!

Чтобы скачать документ, пожалуйста, зарегистрируйтесь. Регистрация на сайте бесплатна.

А еще в подарок за регистрацию мы дарим Вам полезную таблицу принятых профстандартов непедагогических работников.

У меня есть пароль
напомнить
Пароль отправлен на почту
Ввести
Я тут впервые
И получить доступ на сайт
Займет минуту!
Введите эл. почту или логин
Неверный логин или пароль
Неверный пароль
Введите пароль
×
Регистрация

Зарегистрируйтесь, чтобы получить документ. Это бесплатно и займет всего минуту!

У меня есть пароль
напомнить
Пароль отправлен на почту
Ввести
Я тут впервые
И получить доступ на сайт
Займет минуту!
Введите эл. почту или логин
Неверный логин или пароль
Неверный пароль
Введите пароль