Отопление - какое?

Какое отопление?

Новые веяния на старый лад

Существует статья, Темперирование наружных стен зданий. Автор: Konrad Fischer govindam.ru/ob_otoplenii.html, которая ставит своей задачей:
«Очень подробная информация на тему оптимального отопления.

Что действительно экономит энергию, создает здоровый климат и уютную атмосферу? Почему "современное" отопление не эффективно бережет Ваш организм от холода и часто даже вредит Вашему здоровью? ...»
Конечно в интернете великое множество статей, которые подвергают критике современные методы строительства или которые просто выплескивают негативную информацию.

Однако я не говорю о тех, кто, критикуя, предлагают рациональные пути решения вопросов, этот путь всегда вел к развитию, пусть даже и небольшому, но эволюционному. Но, как бывает иногда, утопическая теория вдруг начинает овладевать массами, и, подогревая друг друга, многие начинают разрушать старое, чтобы построить новое, или наоборот разрушить новое, чтобы вернуться к старому называя свой путь революционным. В результате как часто бывает новое и старое разрушено, а в замен ничего не создано.
Так произошло и с этой статьей господина Фишера, который писал ее для немцев, и был переведен и распространен у нас в стране. К сожалению, автор перевода, будучи видно не сведущим в теплотехнике не удосужился проверить некоторые термины. Так у нас в стране слово ТЕМПЕРИРОВАНИЕ применительно только в музыке и означает: уравнивание звуков на инструменте при переходе от одной гаммы в другую; настройка. К отоплению здания этот термин ну ни как не подходит, но видно человек хорошо знакомый с музыкой, решил исправить проблему в собственном доме, почитав популярной литературы и ознакомившись с разного рада схемами.
Как можно понять из текста, сам господин Фишер оказался не силен в теплотехнике, а о тепловых расчетах вообще не слышал, поскольку он напичкал свою статью примерами некорректного монтажа системы отопления. Тем самым пытаясь объяснить ненужность современного отопления и даже его вредность. А ответ проще не бывает, во всех примерах, которые приводит уважаемый господин, нет комплексного решения вопроса. Следуя его логике, когда строится дом нужно считать, что он состоит из разных элементов не относящихся друг к другу: фундамент, стены, крыша, отделка, водоснабжение, канализация, отопление, вентиляция и т.д. Это равносильно, что говорить о том, что машина может ездить с любым двигателем, трансмиссией, колесами, тормозами. Но почему-то в автопроме не говорят об универсализации всех машин и комплектующих, а господин Фишер решил, что принцип отопления Римской бани подходит к жилым домам. Да не просто подходит, а является чуть ли не единственным способом и принципом отопления. Разогрев стен и пола и все проблемы решены и плесени не будет как в старых домах. Только следует спросить, а много ли примеров когда в домах в старину прогревались стены? Мы найдем множество примеров отопления домов и большая часть этих примеров приведут к печи или очагу в доме. Как пример очага выступает камин. Признак образования плесени, это прежде всего застой воздуха, и высокая влажность, т.е. отсутствие вентиляции, как правильно указывает Фишер «тропики в квартире», но опять дальше этого определения он не идет. А ведь чтобы снизить влажность в помещении нужно сделать эффективную вентиляцию. В старых помещениях ее хватало в связи с тем, что использовались природные материалы, допуски в подгонке дверей и окон были больше, и очаг выполнял функцию вентиляции. В новом строительстве, с новыми материалами вопросы вентиляции стали остро и если где-то ими игнорировали, то и получали повышенную влажность, плесень, гниль. Конечно, в таких домах люди будут заболевать простудными и аллергическими заболеваниями, что автор и указывает в своем вступлении. Так все же в чем проблема отопления дома, а вернее какой подход к отоплению здания правильный?
Думаю вернее всего начать говорить о составляющих отопления дома, для того, чтобы прийти к истине.

Теплотехнический расчет здания

Да, именно с него нужно начинать разговоры об отоплении дома, поскольку отопление не что иное, как восстановление утерянного тепла, или нагрев помещения до комфортных температур.

Так вот, теплотехнический расчет здания складывается из теплопотерь здания в различный период времени и соответственно, поскольку здание сделано из различных строительных материалов, мы должны учитывать все параметры теплопередачи и тепло накопления (теплоемкости). Правильно когда данные расчеты ведутся еще на стадии проектирования здании, тогда можно с учетом требования прочности конструкции выбрать материал для стен как несущих, так и отделочных материалов. Что это нам дает, прежде всего возможность иметь надежное тепло в доме, поскольку охаянная система отопления сама по себе не есть гарантия комфортного состояния и тепловых режимов. Что это значит? Возьмем одинаковое по площади строение, но разные материалы из чего оно будет изготовлено. Допустим камень, кирпич и дерево.

Теперь посмотрим теплоемкость данных материалов:

Древесины – 2, 72 кДж/кг*К;
Кирпич – 0,92 кДж/кг*К;
Камень – 1,13 кДж/кг*К.

Сравним и теплопроводность:

Древесина – 0, 15 Вт/м.К
Кирпич - 0,3 – 0,7 Вт/м.К
Камень - 1,75 Вт/м.К

Получается, что чтобы свести к минимуму теплопотери здания, при толщине деревянной стены 200 мм, толщина кирпичной стены должна быть 500 мм, а толщина каменной стены должна быть 1000 мм. Но если мы посчитаем уже теплоемкость стен, ведь стена как утверждает автор статьи Фишер должна быть теплой, для нормального микроклимата в здании, и с эти нельзя не согласится, тогда для того же объема древесины нам потребуется больше всего тепла для его прогрева. А для кирпичного почти в два раза меньше, а каменного в три раза меньше. И тогда следуя теории Фишера о прогреве стен здания до состояния излучения ею тепла вовнутрь здания, мы начнем отапливать не только внутри помещения, но и наружу (улицу). В масштабе одной семьи это дорогое и убыточное отопление, в масштабе вселенском уничтожение ресурсов. Возможно, автор таким способом хочет повлиять на климат? Однако если теплопроводность и теплоемкость рассматривать в комплексе, то станет ясным, что прогрев стен с материалами низкой теплопроводностью (в частности дерево) просто пустая затея, да еще расточительная.
Теплотехнический расчет проектируемого здания позволит подобрать материалы на несущую конструкцию и материалы на утепление здания, дабы исключить (снизить до возможного предела) потери тепла в окружающую среду.

А это значит, если мы сделаем сэндвич дом, тогда нам не потребуются методики прогрева стен. Скажу, что у нас в России Фишер не одинок в своей теории, часто слышишь о прогреве массива. Но тут же и заблуждение, прогреть массив теплоизолирующего материала (дерево в том числе) это утопия, не подтверждаемая ни какими теплофизическим расчетами.
Теплотехнический расчет должен включать в себя расчет по всем конструкциям и материалам используемых в здании. Стены, пол, потолок, окна, двери, вентиляция, электроприборы. Только после этого начинается подбираться система отопления.

Вентиляция зданий

Вот здесь позвольте забежать наперед. Для некоторых это окажется не верным подходом, да и господин Фишер игнорирует этот вопрос. Напрасно. Я по этому и решил его поставить первым в списке по важности, потому, что во всех примерах, которые приводит г. Фишер главная ошибка отсутствие или не придание значения вентиляции.

Возьмем самый простой пример. Мы живем в доме для того чтобы отравлять себя или все же дом наша защита? В таком случае почему самой важной функции – дыхание, мы не придаем значение. В спокойном состоянии человек выделяет через лёгкие в среднем около 18 -25 литров углекислого газа (СО2), и 50 грамм воды в час, и с ними — около 400 других примесей летучих соединений, в том числе и ацетон). Без дыхания человек обычно может прожить до 5-7 минут, после чего наступают потеря сознания, необратимые изменения в мозге и смерть.
Одним из важнейших показателей пригодности воздуха помещений для нахождения человека является содержание углекислого газа СО2 в воздухе. CO2 – одна из трёх основных составляющих (после азота – 78% и кислорода – 21%) атмосферного воздуха. Его концентрация даже в самых экологически чистых районах составляет не менее 0,03%.

Медики считают, что 0,05% содержания углекислого газа ещё входит в норму для дыхания человека. Но уже 0,06% говорят о том, что норма превышена, могут появиться первые симптомы лёгкого отравления: замедленность реакции, слабость, плохая сосредоточенность, нарушение дыхания. А при 0,08% - 0,1% появляется «Синдром больного здания», знакомого многим работникам офисов и жителям мегаполисов. Он происходит именно из-за углекислоты. Люди, находящиеся в душном помещении, начинают чаще кашлять, чувствуют раздражение слизистых оболочек (носа, глаз), они быстро устают, сложнее концентрируются на заданиях, снижается их работоспособность. Когда в воздухе содержится более 0,1% углекислого газа, общий дискомфорт и слабость усиливаются. Ежедневное и продолжительное нахождение в столь душном помещении может даже внести негативные изменения в структуру ДНК.

При повышении объёма CO2 до 10% становится не только трудно дышать, но даже пламя свечи гаснет. Когда в воздухе содержится 30% CO2, проявляются отчётливые симптомы отравления, и уже через один-два часа может наступить смерть. 40-50% не оставляют почти никаких шансов на выживание: человек сразу теряет сознание от удушья.

За один час человек вдыхает 20-30 л кислорода и выдыхает 18-25 л углекислого газа. Чем выше изоляция помещения от уличного воздуха и сквозняков, тем больше в нём скапливается углекислого газа. С появлением современных материалов и пластиковых окон «Синдром больного здания» стал развиваться у детей и взрослых гораздо чаще.

По той же причине увеличивается и количество приступов астмы у детей-астматиков. Вот почему простая вентиляция - профилактика отравления углекислым газом. В противном случае, при постоянном вдыхании больших объёмов углекислого газа, снижается иммунитет, и могут развиться такие заболевания как нарушение обмена веществ, бессонница, хроническое переутомление, ацидоз, импотенция, сердечнососудистые заболевания. Вот и ответ уважаемому г. Фишеру о причинах возрастающей аллергической заболеваемости населения.
Вентиляция здания, где находятся люди, просто необходима, будь это промышленное помещение, жилье, клуб или баня.
Но есть еще второй важнейший фактор вентиляции, это просушивание помещения. Как я говорил, один человек в спокойном состоянии способен выдохнуть 50 грамм воды. За сутки это будет уже около 1.5 литра (минимум) да плюс испарения пота, а еще суда добавятся испарения от комнатных цветов, пар от чая, влажная уборка помещения и это выливается в литры испаренной воды и если эти пары не удалять, то по закону физики они будут конденсироваться, в местах, туда куда принесут его конвективные потоки.

И это будут, конечно, обычные застойные зоны холода, где и будет происходить конденсация паров и образовываться влага:

под окнами (почему под окна преимущественно и ставятся радиаторы отопления);
углы примыкающие к холодно стене;
наружные стены здания (при больших помещениях на них кроме окон тоже ставят радиаторы отопления);
пол если он не утеплен и контактирует с холодным подпольем;
потолок не утепленный.

Ну а если есть влага, почему бы там не образовываться плесени и гнили. Создайте условия вентиляции и не будет плесени и гнили. Некоторые современные здания снабжают серьезной вентиляцией на основе рекуперации.

Однако такая вентиляция может кому-то показаться слишком дорогой, ну что ж самая простая приточно-вытяжная вентиляция уже решит проблему с простым воздухообменом, конечно нужно будет еще немного потратиться на нагрев этого воздуха, но это уже затраты эксплуатации, которые многие не всегда считают.

Вентиляция с рекуперацией

Вентиляция с рекуперацией это шаг в перед по экономии и сбережении тепла и ресурсов, хотя такие технологии на более низком техническом уровне были и ранее.

Холодный воздух с наружи старались не использовать, чтобы не создавать большие перепады температур и сильного сквозняка. Обычно использовали подполье для подогрева наружного воздуха, далее воздух попадал в помещение и заменял постепенно отработанный и влажный воздух и уходил на чердак. Но это в частном доме возможно такое устройство, а как же быть в много квартирном доме? Здесь уже без серьезной конструкции системы вентиляции не обойтись. В простом варианте делают только вытяжную вентиляцию, а приточной вентиляцией являются только форточки, щели в окнах и дверях. Понятное дело в таких домах люди вынуждены бороться с теплопотерями и начинают затыкать все отверстия, даже вытяжную вентиляцию. В результате люди задыхаются отработанным воздухом, помещение начинает загнивать и покрываться плесенью.
В таком случае вентиляция с рекуперацией становится жизненно важным, а в масштабах страны и серьезным фактором экономии ресурсов. Рекупера?ция (от лат. recuperatio — «обратное получение») — возвращение части материалов или энергии для повторного использования в том же технологическом процессе. В отношении к вентиляции это означает подогрев холодного наружного воздуха теплом исходящего отработанного воздуха. Дополнительно используется тепло почвы, что увеличивает эффективность системы и не требует дополнительного расходования энергии.

Какое отопление лучше

Разобравшись в теплотехническом расчете и заказав проект конструкции здания, в самый раз позаботиться об инженерных сетях, проектирование которых должно идти параллельно с расчетами конструкции здания. И это обязательно, поскольку если идти на предложенные г. Фишером проекты теплых стен, то здесь расчет и проектирование должно входить в конструктив здания. И право на ошибку нет, иначе переделки будут по цене сравнимой с новым строительством. Осилить такую работу возможно только серьезному проектному институту (представляете стоимость только одного проекта!).
И что же нам тогда делать? Радиаторная, конверторная система отопления изжила себя по заключению г. Фишера. Воздушное отопление вообще не рассматривается по причине возможного «сквозняка». Кондиционеры и сплит-системы по этой же причине не рассматриваются и даже критикуются из-за создания высокой влажности. Хотя здесь я соглашусь, кондиционеры и вправду часто создают условия тяжелые для жизни, не отвечающие санитарным нормам, но опять же, там где пренебрегают вентиляцией (исключения составляют сложные и дорогие отопительные системы, на базе воздушного отопления и кондиционирования зданий с поддержанием заданной влажности и температуры, но такие системы весьма дороги и при покупке и при монтаже).
Но чтобы не томить, скажу, что наше водяное радиаторное отопление вполне отвечает требованиям по созданию идеального микроклимата для проживания людей.
И конечно странно, что г. Фишер нашел только негативные стороны и не разобрался в их причинах. Автор статьи конвекцию называет огромным вредом для проживания и состояния здания и ратует за теплые стены, которые должны работать как инфракрасные излучатели. Но ведь отвергая конвекцию нельзя «выключить» законы физики. Если существует нагретая поверхность и где то в помещении есть поверхность отличительная по температурным режимам, то независимо от нашего желания в помещении (если это не вакуум) начнут возникать конвекционные потоки воздуха от горячей зоны к холодной – возникает циркуляция воздуха. А если на пути инфракрасного излучателя поставить экран (штора, шкаф, картина на стене, кресло с высокой спинкой и т.д.) то между поверхностями обязательно возникнут восходящие потоки воздуха. Ну и что от чего убегали и к тому и прибежали. Кроме того, инфракрасное излучение должно быть щадящим, а если помещение большое, и окно в пол стены, а если кого «жаба задавит» и он сэкономит и поставит меньшее количество излучателей на стену? Что тогда? Или будут сидеть в холодном помещении, или накрутят излучатели до предела (из стены сделают жаровню), или обратятся к традиционным источникам отопления.

Как ни крути сбрасывать со счетов отработанную и предсказуемую систему водяного радиаторного отопления не просто рано, но более того эта система развивается постоянно. Только при создании нужно понимать, что если есть тепловой расчет здания, то его и нужно придерживаться, не нужно занижать, с целью экономии мощность отопительных приборов. Часто бывает, что чтобы сэкономить пару тысяч рублей, люди берут радиаторов меньше процентов на 20, а котел мощнее процентов на 50 и думают, что таким способом смогут отопить здание, в любые холода просто увеличив температуру теплоносителя до предела. А вот здесь и попали, более высокая температура радиаторов вызовет увеличение конвекционных потоков, при том, что инфракрасная составляющая у маленького радиатора не соответствует размеру помещения, вот мы и получаем те негативы, которые приводит г. Фишер.

Но ведь у своего автомобиля мы не ставим мощный двигатель (не соответствующий модели) и не срезаем кузов (чтобы облегчить его) для того, чтобы сделать из него гончую машину. Так почему в доме, котором планируем прожить всю жизнь, мы позволяем себе делать такие нарушения? Так вот, попробуем ответить на вопрос: «какое отопление лучше?». Самое оптимальное отопление то, которое работает на низкотемпературном режиме, но этого можно добиться, если поставить приборы отопления с запасом (а не котел). И если в самые холода мы добьемся того, что температура теплоносителя у нас не будет превышать 60*С, а в помещении будет комфортно (тепло и легко дышится) вот здесь и будет золотая середина и цены и качества. Поверьте такое отопление, возможно на стадии монтажа будет несколько выше, но в процессе эксплуатации вы многократно вернете потраченные деньги путем меньших затрат топлива и сохранении своего здоровья и близких.
Так что реклама инфракрасных излучателей г. Фишером была поставлена не корректно, без глубокого анализа и построена только на негативной информации, не отражающей сути вещей.
В дальнейших статьях я постараюсь раскрыть главные принципы отопления, тем более, что вопрос это большой и не требует суеты. Нам, команде Белых, неоднократно приходится отстаивать многие принципы от различных популистских веяний различных «новых» или «старых» веяний. Так неоднократно приходилось отстаивать позиции вентиляции в бане, раскрывать несостоятельность прогрева массива в бане, отстаивать стальные печи перед кирпичными, так что не прощаюсь и приглашаю для диалога на наши ресурсы http://forum-belogo.ru/ http://banyabelogo.ru/