Існує величезна кількість різних приладів для обігріву та охолодження приміщень: від звичайних чавунних радіаторів, конвекторів або модних інфрачервоних обігрівачів UFO, до випромінюючих поверхонь стін і підлоги або фанкойлів. При цьому більшість з наайпоширеніших систем опалення та охолодження, на жаль, все ще виконують своє завдання за допомогою нагрівання/охолодження саме повітря в приміщенні. А потім уже повітря (речовина з найнижчою теплопровідністю!) має обігріти собою всі масивні предмети в будинку, стіни та й саму людину. Результати часто виявляються руйнівними, як для самої конструкції будівлі, так і для здоров'я та гарного самопочуття його мешканців.

Але, все по порядку.

Як усім відомо, тепло визначається хаотичним коливальним рухом мікрочастинок. Тепло властиве всім матеріальним тілам, а рух тепла від тепліших до холодніших тіл або речовин завжди відбувається трьома способами:

При цьому слід зауважити, що перенесення тепла випромінюванням принципово відрізняється від перших двох способів. Різниця полягає в тому, що перенесення енергії випромінюванням не залежить ні від температурного градієнта, ні взагалі від температури середовища, через яке це перенесення відбувається. Важливою величиною, що впливає на потік енергії, що переноситься випромінюванням, є лише температура випромінювача (так, наприклад, сонячні проміні безперешкодно проходять через безповітряний простір всесвіту з температурою - 270 ° C і майже без втрат проходять й через велику товщину повітряної оболонки нашої планети, нагріваючи сам масив Землі.

Сухе повітря, кисень, азот, водень і майже всі інші двоатомні гази є практично діатермічними — вони не поглинають і не випромінюють теплові промені. Тільки достатня відносна вологість у повітрі є перепоною для прямого проходження через неї випромінюючого тепла. Таким чином – сухе повітря, яке не рухається і не передає тепло за допомогою конвекції – справді є ідеальним утеплювачем. Але лише для одного способу передачі тепла – для теплопровідності. Для випромінювання ж сухе повітря є прозорим. Способом конвекції повітря звісно ж також може передавати тепло, але лише за наявності відповідного руху повітряних мас.

У більшості теплових процесів беруть участь усі три способи передачі тепла. Так само і в процесі опалення (або охолодження) будівлі важливим є не лише конвекційне тепло (тобто температура саме ПОВІТРЯ в приміщенні), а насамперед — випромінююча складова. Адже людина — це теплокровна істота та її тіло постійно випромінює в навколишній простір теплову енергію. При цьому людина своїм тілом відчуває не тільки температуру повітря навколо себе, але вона відчуває і температуру твердих тіл свого оточення! (дуже важливо це зрозуміти!).

Так, у приміщенні, людина відчуває температуру всіх поверхонь, що його огороджують: стін, стелі, підлоги, меблів, інших великих твердих і масивних предметів. При цьому температура повітря в приміщенні менше відчувається людиною, ніж температура твердих тіл навколо неї, адже саме ці тіла поглинають тепло, випромінюване людиною, якщо вони значно холодніші за її власну температуру тіла. Холодні тіла на відстані до 3-5 метрів відчуваються людиною як протяг або неприємне «висмоктування» тепла, вони викликають дискомфорт і фізичні захворювання.

Дослідження в численних НДІ Німеччини показали, що при холодних огороджувальних поверхнях для комфортнішого самопочуття людині необхідно підігріти повітря в приміщенні до температури від +25°C до +27°C. Але нерідко і при такому перегріві повітря - людині все ще не зручно і відчуття протягу її не полишає (бабусі, які звикли жити в будинку з піччю (що випромінює тепло) нерідко стверджують, що бетонні стінки «висмоктують з них життєве тепло», і в цьому вони дійсно мають рацію, досить точно описуючи фізичний процес, що відбувається). Таким чином, опалюючи приміщення радіаторами або конвекторами, ми намагаємося обігріти його конвекційно, тобто саме за допомогою найкращого утеплювача: теплого повітря, яке має переміститися по всій кімнаті - таким чином прогріваючи її.

Ті ж дослідження довели, що при добре утеплених огороджувальних конструкціях, вже при температурі повітря +18°C, людина почувається цілком комфортно, але лише у разі, коли навколишні тверді тіла (стіни) випромінюють тепло, тобто мають температуру вище температури повітря (наприклад +22°C - +24°C. Отже, обігріваючи будинок за допомогою випромінюючих тепло стін, ми можемо не тільки економити на енергоспоживання (адже температура повітря в приміщенні може опускатися до +18°C без шкоди для людини), але також можемо зробити проживання більш здоровим і комфортним для мешканців (адже людині не є корисним вдихати в легені повітря вище +18,3°C).

Для всіх нас є «звичною» «прийнята» температура повітря в приміщенні на рівні від +22°C до +25°C (при нормальній вологості) — але це є лише данина нашій неправильній системі опалення, заснованій на конвекції. До речі, вчені встановили, що коли температура повітря в приміщенні піднімається вище +19°C, людина починає відчувати холодовий дискомфорт, який припиняється лише при температурі повітря вже близько +30°C. Пояснюють це тим, що при температурі повітря вище +18,3°C відбувається пересихання предметів і стін, що призводить до збільшення випарів вологи зі шкіри та легень людини і, відповідно, збільшенням тепловтрат його тіла — відповідно — відчуття прохолоди людиною.

Тобто конвекційний обігрів приміщень (радіаторами та конвекторами) є більш енерговитратним і взагалі абсолютно нераціональним. У процесі такого обігріву перегрівається і пересушується необхідне задля життєдіяльності людини повітря (що є причиною частих захворювань дихальних шляхів). На обігрівальних приладах (від високої температури теплоносія) спалюється та перегоряє порох, піднімаючись у повітря та забруднюючи його.

Негативні наслідки є не тільки при конвекційному опаленні, але й при конвекційному охолодженні (кондиціонуванні) будівель. Система охолодження повітрям є більш енерговитратна, оскільки потребує сильнішого охолодження (адже не забувайте: ми охолоджуємо будівлю речовиною з найменшою теплоємністю, відповідно нам необхідно підігріти повітря на набагато вищу температуру, щоб досягти ефекту, якого швидше і з меншими енергозатратами можна досягти нагріваючи більш енергомісткі речовини!). Крім того, охолоджене повітря дуже легко випаровується через відкриті двері або вікна (у той час як холодний масив твердих тіл надовго зберігає холод, навіть при відкритих вікнах і повній заміни повітря в приміщенні).

Окрім того: у вологому середовищі кондиціонерів згодом утворюється розсадник шкідливої ​​мікрофлори аж до туберкульозної палички. Багато хто досі помилково асоціює холодне повітря (що видається кондиціонером у приміщення) зі СВІЖИМ повітрям, наївно вважаючи, що кондиціонери виконують роль провітрювання... Це не так. Замкнений об'єм повітря, оброблений кондиціонером, шкідливий здоров'ю людини, змушеного ним дихати. У фільтрах накопичуються бактерії та мікроби, які поступово роздмухуються та успішно поширюються по всьому приміщенню. Холодні потоки із кондиціонерів можуть викликати неприємні відчуття у людей. Великий перепад температури повітря (від +38°C зовні до +24°C всередині) дуже негативно позначається на здоров'ї людини і призводить до застуд та інших захворювань дихальних і неріових систем.

Підсумок. Конвекційні системи опалення та кондиціонування будівель є найпоширенішими в нашій країні та мають суттєві недоліки, а саме:

• При конвекційній системі опалення зовнішні стіни мають нагрітися за допомогою речовини з найменшою теплопровідністю (повітрям) і вони в холодну пору року завжди мають температуру нижче за температуру повітря в приміщенні. Це призводить до недостатнього прогріву зовнішніх стін, зміщення точки роси до їх внутрішньої сторони, постійного випадання конденсату, вогкості та виникненню грибків і пісняви.
• Пил на радіаторах згоряє і піднімається в повітря, осідаючи у вигляді бруду на стінах та на легенях людини.
• Повітря весь час рухається в приміщенні викликаючи відчуття протягу: біля опалювальних приладів різко нагріте повітря піднімається вгору, поступово заповнює собою приміщення під стелею (перегріваючи верхню частину, де знаходиться голова людини) і охолоджуючись знову опускається вниз (де мерзнуть ноги).
• За використання конвекційної системи опалення, повітря в приміщенні перегрівається та пересушується, що призводить до частих захворювань дихальних шляхів у мешканців.
• Конвекційне опалення характеризується значними енерговитратами, внаслідок необхідності підтримки в приміщеннях завищеної температури повітря, через наявність недостатнього теплового випромінювання від стін та штучної циркуляції повітря (яка дає охолодний ефект). Зменшення температури повітря в приміщенні під час опалювального сезону всього на 1°C забезпечує економію коштів на опалення до 10%.
• Крім того тепле або холодне повітря легко і швидко випаровується через відкриті двері або вікна, виносячи з собою і нагріте (охолоджене) повітря, тобто вентиляція при конвекційному опаленні та охолодженні працює не на користь системі опалення а «проти» неї.
• Охолодження (кондиціювання) будівлі конвекційно (за допомогою кондиціонерів або фанкойлів) сприяє накопиченню та поширенню в приміщенні бактерій.
• Конвекційне охолодження шкідливе для здоров'я людини, оскільки ефект охолодження при охолодженні холодним повітрям досягається за допомогою нездорової для людини дельти температур повітря (різниця між температурою повітря зовнішнього і внутрішнього будинку не має перевищувати 6-8 градусів!).

В нашій країні, на жаль, має місце недооцінювання значення теплового випромінювання оточуючих людини твердих тіл для її здоров'я та комфортності відчуттів. Людський організм здатний приймати більше 99% теплового випромінювання, що потрапляє на його шкіру. Теплове випромінювання (на відміну від конвекції) є фізіологічним і ергономічним для людини. Адже з давніх-давен людин отримувала тепло передусим від сонця - отже засобом сонячного випромінювання.

Тепло від печі, сонця або поверхні, що випромінює стіни сприймається верхнім шаром шкіри людини. За наявності теплового випромінювання у приміщенні комфортне відчуття тепла виникає у людини при набагато нижчих температурах повітря (усі знають, як приємно вийти навесні на прохолодне повітря (+14°C +16°C), коли сонечко своїми промінчиками безпосередньо зігріває твою щічку — піднімаючи настрій і створюючи відчуття комфорту).

Системи опалення та охолодження випромінюючими площинами більш екологічні, вони комфортніші та корисніші для здоров'я людини і є більш енерговигідними. Вони вимагають більшої поверхні, але менш високої температури теплоносія. Тому тепловтрати на шляху теплоносія від джерела до опалювального приладу значно зменшуються. При цьому слід віддавати перевагу саме випромінюючим поверхням стін, а не підлоги, тому що людина більше часу знаходиться саме у вертикальному положенні (сидить, стоїть або ходить) і більша поверхня її тіла може прийняти теплове випромінювання саме горизонтально від стін, а ніж від підлоги. Досвід показав, що після 5 років життя в будинку з теплою підлогою у людей помічаються проблеми з циркуляцією крові, у них постійно мерзнуть ноги і погіршується імунітет. Адже споконвіку людина ходила прохолодними поверхнями (волога земля), а тепло отримувала зверху і збоку (випромінювання сонця).

Випромінювальні опалювальні системи є більш комфортними та здоровими для людини. Вони дозволяють улітку не перегрівати, а взимку не переохолоджувати повітря. Позбавляють людину неприємних для неї рухів повітряних потоків. Вони не призводять до пересушування повітря, не спалюють порох. Завдяки системі опалення теплими стінами, економиться енергія і створюється здоровий внутрішній простір у приміщенні з комфортною атмосферою та корисною для легень людини 50% вологістю повітря і температурою повітря до +18°C під час опалювального періоду, і дельтою що не перевищує 6-8°C під час охолоджувального первіоду в теплу пору року.

Випромінюючі тепло (або холод) поверхні стін можуть використовуватися як взимку для здорового обігріву, так і влітку для здорового охолодження будівлі. Адже просто знизивши температуру теплоносія, який рухається трубами в товщі стіни, систему опалення можна легко і безкоштовно перетворити на систему кондиціювання. При цьому тепло з людини буде «висмоктуватися» холодними поверхнями стін, а повітря в приміщенні буде близьким за своєю температурою до зовнішнього, забезпечуючи тим самим здорову для людини дельту температур. Охолоджений теплоносій просто знімає надлишки тепла з твердих поверхонь стін, охолоджуючи тим самим і весь будинок, і його мешканців, але залишаючи при цьому мінімальну різницю температури повітря між внутрішньою і зовнішньою. Так при температурі зовнішнього повітря + 38°C і наявності «холодних» стін з температурою +22° C - вже при температурі повітря в приміщеннях +30° C людина відчуває себе цілком комфортно (і ця дельта температури повітря до 8 градусів не позначається негативно на її здоров'ї при перетині кордону між будинком і зовнішнім світом - бо надлишки тепла з тіла людини випромінюються безпосередньо в холодні стіни, а температура повітря навколо людини не є принциповою для її відчуття комфорту). Експерименти довели, що в такому приміщенні людина впевнена, що повітря в приміщенні має температуру близько +26°C, і при цьому всі піддослідні відзначають приємність атмосфери, легкість дихання і відсутність протягів.

Використання принципу випромінювання в системах опалення та охолодження менш енерговитратно, позитивно впливає на здоров'я людини та допомагає уникнути негативних наслідків підвищеної вологості в приміщенні, а саме:

• Опалення випромінюванням забезпечує відчуття теплового комфорту в приміщенні за більш низьких температур повітря (економія енергії).
• Під час опалювального сезону людина може дихати найбільш корисною для неї температурою повітря до +18°C, тобто зменшується навантаження на дихальні шляхи, а тим самим — і кількість захворювань.
• Повітря менше забруднюється, порох не перегорає, не піднімається в повітря, не осідає брудом на стінах та легких людини.
• Економиться енергія: адже нижча температура теплоносія в системі означає менші тепловтрати на шляху від джерела енергії до опалювального приладу.
• При нижчій температурі повітря зменшується і тиск нагрітого повітря, отже, зменшуються і тепловтрати всієї будівлі.
• Внаслідок відсутності постійного руху повітря в приміщенні (як при конвекційному опаленні) зменшується неприємний ефект охолодження тіла людини.
• Конденсат не утворюється на зовнішніх стінах (оскільки вони теплі), тобто виключається утворення грибків і цвілі, з подальшим негативним впливом на здоров'я людини, ризиком для алергіків та астматиків.
• Теплова енергія накопичується в (добре утепленому зовні) масиві стіни, придатному для її акумулювання (а не в повітрі, найгіршому теплопровіднику). Це дозволяє якісно провітрювати приміщення майже без втрати тепла.
• Нагріта взимку (або охолоджена влітку) масивна випромінююча поверхня стін забезпечує стабілізацію мікроклімату в приміщенні, створюючи тим самим здорову та комфортну атмосферу.
• Охолодження забираючими тепло (холодними) поверхнями стін, ґрунтується не на охолодженні повітря, а на охолодженні твердих масивних тіл (у тому числі і самої людини) безпосередньо за допомогою поглинання випромінюваного тепла. Таким чином, можна зберегти здорову дельту температури повітря внутрішнього і зовнішнього простору, прибравши перегрів з середини будівлі.

Економічні вигоди енергопасивної та екологічно чистої будівлі

Європейська класифікація будівель за енергопотребою

Словник екологічної та енергосберігаючої термінології

• /Повернутися на початок