Новейшее отопление – радиатор в плинтусе

Идею отопления стен в начале XX века высказал русский ученый В.А. Яхимович. Интересы Вячеслава Августовича лежали в области теплотехники, он разработал паробетонное отопление, принцип которого отличался от все более популярного водяного отопления с циркуляцией теплоносителя естественным способом. По проекту Яхимовича отопительные трубы с горячим паром в качестве теплоносителя заделывались в стены или укладывались по ним, с последующей отделкой бетоном, гипсом или панелями из дерева. В результате работы паробетонной системы отопления тепло передавалось не воздуху, а стеновому материалу, выступающему в роли аккумулятора тепла, проецируемого им в виде инфракрасных лучей к объектам внутри дома, в том числе и домочадцам.

Наряду с достоинствами паробетонного отопления, изобретение Яхимовича на тот момент имело ряд крупных недостатков – малейшая протечка в системе отопления требовала вскрытия стеновой отделки, т.е. без капитального ремонта было никак не обойтись. К тому же внешние стены зданий в России начала прошлого века практически никак не защищались от потерь тепла, а значит, отопительная система Яхимовича в равной мере обогревала не только дом, но и улицу.

Позже, в 70-х годах, проект отопления при помощи заделанных в стены труб получил некоторое распространение в советских школах, детсадах и больницах. Трубы из чугуна и стали устанавливались по периметру пола вплотную к стенам, поверх их закрывали слоем бетона, придав ему форму плинтуса.

Европейцы пошли дальше, создав отопительные трубы с пластинчатыми ребрами по всей их длине, помещаемые на стыке пола и стен, закрываемые сверху пустотелым плинтусом. По результатам экспериментов ребра на трубах улучшали теплопередачу на 60%, по сравнению с плоскими или круглыми панелями, не оснащенными таким ребрами.

Как работает плинтусное отопление

В отличие от классического конвекционного отопления плинтусные радиаторы не эффективны в качестве источника тепла для воздуха – они находятся слишком близко к стене. Но именно близость к плоскостям стен позволяет плинтусным радиаторам нагревать их благодаря эффекту Коанда – слабый поток теплого воздуха, исходящий от плинтуса, буквально липнет к стене и нагревает ее.

В 1800 году на докладе в Лондонском Королевском обществе Томас Юнг, известный физик той эпохи, сообщил о своем наблюдении за воздушным потоком, восходящим над пламенем свечи. Нагретый воздух, по словам Юнга, при размещении свечи у какой-либо вертикальной плоскости, стремился двигаться только вдоль нее – он даже слегка изгибался, чтобы достичь этой плоскости.

Генри Коанда – румынский ученый, занимавшийся изучением аэродинамики – обнаружил эффект прилипания теплого воздуха к вертикальным поверхностям во время испытаний построенной им реактивной турбины, проводимых в помещении лаборатории. Он изучал движение потока воздуха из работающей турбины, используя для облегчения наблюдений жидкость. Помощники ученого подавали ее к соплу воздухозаборника, а Коанда следил за выбросом жидкости. Он заметил, что поток жидкости на выходе из турбины странным образом изгибается по направлению к расположенной рядом стене, липнет к ней. Отложив на время эксперименты с реактивной турбиной, румынский ученый занялся исследованиями липнущей жидкости и, как он позже выяснил, воздуха к вертикальным поверхностям. В 1934 году он заявил об открытии эффекта Коанда – подле воздухонепроницаемых вертикальных поверхностей с односторонним доступом воздуха формируется зона с низким воздушным давлением. И если на такую поверхность (стену) будет действовать настилающий поток воздуха, то он стремится занять всю площадь стены, двигаясь только лишь вдоль нее.

Радиаторы плинтусного отопления монтируются вдоль каждой стены, одной стороной выходящей на улицу. Их закрывает алюминиевые кожух в лицевой части которого имеется щель на уровне пола, а в торцевой – щель, практически вплотную прилегает к плоскости стены. В результате конвекции холодный воздух поступает внутрь плинтусного радиатора, нагревается и поднимается вверх, но не смешивается с атмосферой внутри комнаты, а, согласно эффекту Коанда, липнет к стене и движется только вдоль нее. Образующий стену материал нагревается и становится источником тепла. В итоге вся стена равномерно излучает инфракрасные лучи в комнату, обогревая любые физические объекты, находящиеся в ней.
Наибольшая температура алюминиевого кожуха во время работы плинтусной отопительной системы – 40^оС. Этого достаточно, чтобы прогреть поверхность стены до 37^оС – больших температур для эффективного обогрева комнаты в зимний сезон не требуется.

Что входит в систему «теплый плинтус»

Существует два типа плинтусного отопления – с водяным теплоносителем и с электрическими тэнами.

Электрический «теплый плинтус» устроен проще, чем водяной – радиаторные блоки нуждаются лишь в подключении электропитания, поскольку производят тепло самостоятельно, за счет сухих тэнов. Визуально электрический и жидкостный радиатор плинтусного отопления мало различаются друг от друга, разве что наличием разъемов для подключения труб подачи теплоносителя у вторых. Электрический тэн расположен в нижней трубке медно-алюминиевого радиатора, в верхней трубке находится питающий электрокабель, внешний слой изоляции которого выполнен из особого силикона, стойкого к нагреву.Мощность тэнов электрического «теплого плинтуса» равна 200 Вт на каждый метр длины, каких-то особых требований к источнику электроэнергии у них нет – запитывать их можно от обычной розетки. Следует заметить, что плинтусные электрорадиаторы не рассчитаны на использование в комнатах с постоянно высоким уровнем влажности, как-то закрытые бассейны, оранжереи и т.п.

Система плинтусного отопления с жидкостным теплоносителем (обычно – водой) включает в себя блоки радиаторов с защитно-декоративными коробами, газонепроницаемые трубки из пластика, дополнительно защищенные гофрированным кожухом из сшитого полиэтилена, а также коллектор, распределяющий теплоноситель между радиаторами.

Радиаторный блок. Он состоит из теплообменника с трубками, снабженными пластинчатой обрешеткой, и пустотелого короба из алюминиевого профиля. Две медные трубки диаметром 13 мм с 2 мм стенкой расположены одна над другой, в этом положении их удерживают пластинки (ламели) или алюминия или латуни. Внешний короб собирается из трех профилей, сформированных горячей экструзией – узкие профили верхнего, нижнего крепления и фиксируемый с их помощью широкий лицевой профиль. Общая высота короба равна 140 мм, его ширина – 28 мм. Для установки радиатора-теплообменника в промежуток между профилями крепления необходимы специальные держатели.

Пластиковая трубка. Каждая газонепроницаемая PEX трубка, поставляющая или отводящая теплоноситель от радиаторных блоков, образована двумя не связанными между собой трубками, вставленными одна в другую. Внутренняя трубка гладкая как внутри, так и снаружи, а внешняя (такая же жесткая) имеет гофрированную стенку. Для «теплого плинтуса» подходит именно такая (двухслойная) трубка – разводка отопительного контура в помещении непременно будет выполняться с заделкой труб в стены и пол, при потребности в замене внутренней трубки ее достаточно будет вытянуть из внешнего гофроканала и ставить новую. Заметим, что в отопительной системе «теплого плинтуса» полностью отсутствует воздух, а пластиковые стенки трубки с циркулирующим в ней теплоносителем никак не реагируют на содержащиеся в теплой воде соли – менять внутренние PEX трубки предстоит лишь через несколько лет успешной эксплуатации.

Коллектор распределения. Образован двумя параллельными трубками со стенкой из нержавеющей стали. На трубках коллектора находятся вводы и выводы для подключения пластиковых труб, термовентили для отсечения и слива теплоносителя, воздухоотводчики. Подача горячей воды в отопительную систему производится через верхнюю трубку коллектора, нижняя трубка отвечает за возврат жидкости в котел или в стояк обратки центрального отопления.
Нагрев теплоносителя до высоких температур – необходимое условие для эффективной деятельности конвекционных отопительных система – для плинтусного отопления не требуется, поскольку в его работе конвекция воздуха имеет не первостепенное значение. Но относительно низкая температура воды в системе требует применять в конструкции плинтусных радиаторов материалов с высокой теплопроводностью – либо медных (коэффициент теплопроводности 390 Вт/м•К), либо алюминиевых (коэффициент теплопроводности 236 Вт/м•К). Для сравнения – коэффициент теплопроводности стали 52 Вт/м•К, чугуна 56 Вт/м•К, а у металлопластика и того меньше – лишь 0,43 Вт/м•К.

Теплоносителем для плинтусного отопления может служить вода или антифриз. Наибольшая рабочая температура теплоносителя 85^оС, давление – 3 атмосферы. Изменять эти условия в сторону повышения значений нельзя, т.к. пластиковые PEX трубки могут потечь. В центральной отопительной системе вода может иметь более высокую температуру, ее рабочее давление – превышать допустимое для «теплого плинтуса» более, чем втрое (свыше 9 атмосфер). Чтобы безопасно получать тепловую энергию из центральной сети, следует предпринять следующие шаги – заменить трубки из пластика на металлопластик или медь, объединенные в отопительный контур методом пайки, либо оснастить систему плинтусного отопления теплообменником, поглощающим энергию из теплоцентрали и отдающим ее «теплому плинтусу» посредством медных пластин. Отметим, что полностью защитить систему плинтусных радиаторов от температурной и гидравлической «агрессии» центральной теплосети позволит только вариант с теплообменником.

Для более точного регулирования работы плинтусного отопления могут понадобиться термостаты (по одному на группу радиаторов), циркуляционный насос, сервопривод коллектора, термометр для замера температуры носителя тепла на вводе в коллектор распределения.

Достоинства и недостатки «теплого плинтуса»

Подытожим положительные характеристики системы плинтусного отопления с жидкостным теплоносителем:

• приводит к созданию источника инфракрасных лучей, благоприятно действующих на тела людей (принцип русской печи);
• полное отсутствие сквозняков – тепло аккумулируется стенами и, вторично, любыми светонепроницаемыми предметами в помещении, поглощающими ИК-лучи;
• воздушная конвекция отсутствует, а значит – в воздухе нет постоянного присутствия взвешенной пыли;
• классического явления зимой – холодных стен – нет, их температура благодаря отоплению от плинтусных радиаторов является приемлемой для человека;
• жесткого расслоения атмосферы в комнате не происходит, т.е. накопления холодного воздуха у пола, а теплого у потолка не будет;
• на отделочных материалах поверх стен не будет откладываться влага, поскольку их температура выше, чем у воздуха внутри помещения;
• установка системы плинтусного отопления выполняется в короткие сроки, причем вне зависимости от времени постройки и типов внутренней отделки комнат. Несмотря на более крупные размеры, чем у классического плинтуса, элементы системы «теплый плинтус» не бросаются в глаза так явно, как, к примеру, радиаторы и трубы классического гравитационного отопления;
• экономия топлива ввиду низких температур носителя тепла. По сравнению с конвекционными отопительными системами, расход топлива для котлов, обеспечивающих нагрев воды или антифриза для плинтусного отопления, будет ниже примерно на 40%. Пониженный расход топлива будет обеспечивать и более низкая температура воздуха, чем при конвекционной отоплении – с учетом потребности в воздухообмене теплый воздух в комнате постоянно заменяется холодным, который необходимо вновь нагревать;
• выполнение ремонта без проведения демонтажных работ по отделке стен и полов;
• температура воздуха в отдельных помещениях может настраиваться независимо – за счет оснащения радиаторов терморегуляторами.

В принципе, система «теплый плинтус» допускает ее задействование в режиме охлаждения дома, к примеру, путем введения в контур холодной воды. Холодный воздух будет стремиться к стене так же, как и теплый, но эффект охлаждения будет ниже, чем при отоплении. К тому же на холодных ребрах и трубах радиаторов станет откладываться атмосферная влага, возникнет потребность в ее отводе.

Минусы плинтусного отопления:

• стоимость погонного метра системы, с учетом необходимых элементов в ее составе, превышает 5000 руб.;
• если естественное или принудительное отопления допускает непрофессиональные монтаж, то «теплый плинтус» обязаны устанавливать только специально обученные мастера, имеющие сертификаты от производителей оборудования. Самостоятельно настроить работу системы, что обеспечит ей исправный и долгий срок службы, никак невозможно. Говоря проще, качественно обогревать комнаты она не будет, если браться за монтаж самому;
• попытки усилить декоративные свойства плинтусного короба за счет каких-либо неметаллических накладок существенно снизят отдачу тепла;
• участки стеновой отделки непосредственно над торцевой щелью в плинтусном радиаторе со временем могут пожелтеть и покоробиться из-за теплового воздействия (в особенности обои);
• необходимо обеспечить свободный доступ теплому воздуху, поднимающемуся из радиаторов, к поверхности стены – предметы мебели могут этому мешать. Кроме того обилие корпусной мебели помешает эффективному распространению инфракрасных лучей, во всяком случае, в первые часы с момента активации «теплого плинтуса» в работу.