Выбор элекроотопительного оборудования

Осмысленный подбор банного элекроотопительного оборудования обычно бывает намного сложней, чем выбор банных печей на твёрдом топливе. Это обусловлено, прежде всего тем, что электрическое оборудование для бань воспринимается в народе порой чересчур прогрессивным индустриальным решением, убивающим исконную прелесть традиций. Действительно, любительские или представительские русские бани «без живого огня и запаха дыма» немыслимы точно также, как немыслимо скрыть сущностную скудость идеи сухой потельной электросауны переводом её на дровяное отопление. Во всяком случае, русский мужик никогда не отождествлял баню с просто потением голым у огня. Тем не менее, до сих пор ни в одной из стран не выпускаются электропечи, полностью имитирующие банные печи на дровах в части одновременного нагрева и воздуха, и воды, и камней. Чтобы собрать некое подобие русской белой бани придётся приобрести целый комплект отдельных узлов, включая теплоаккумулирующую электропечь-каменку (типа термоса), воздухонагреватель и проточно-накопительный водонагреватель, а это уже весьма сложно для рядового дачника.

Простейшим и логически последовательным шагом освоения электрической энергии в банях является перевод обычных дровяных кирпичных печей-каменок на электричество. Для этого в топку печи с перекрытой трубой через реконструированную загрузочную дверку можно ввести набор высокотемпературных инфракрасных ТЭНов, закреплённых на общей сборке так, чтобы клеммные подводы располагались вне топливника печи. Наиболее удобно это сделать в том случае, если кирпичная (или металлическая дровяная) печь имеет топочную дверку в сухой раздевалке, а каменку в бане (парилке). Как и в случае горения углей основным механизмом теплопередачи от ТЭНа к стенкам топки является лучистый. Поэтому необходимо располагать ТЭНы вдоль стенок топки, можно не касаясь их.

При обычном размере топки 0,25x0,5x0,5 м и толщине кирпичных стенок 0,12 м (полкирпича) система ТЭНов с номинальной мощностью 3,5 кВт по расчёту нагревает топливник до температуры внутри 300°С и снаружи 80°С за 5 часов. После этого переключением ТЭНов с параллельного включения на последовательный можно снизить мощность до 1,75 кВт и поддерживать печь в таком состоянии до прогрева камней, воды и воздуха в бане. Процесс прогрева бани долгий, но не хлопотный: включить ТЭНы можно и за сутки до принятия банной процедуры. Энергозатраты составляют 50 кВт-час, что вполне приемлемо в стоимостном отношении.

Ясно, что мыться в бане с такой электропечью можно только после приличных поддач, причём ожидать экстремальности от пара не приходится. Так что для любительских целей такой метод электронагрева не подходит. В то же время для современных мытейных и физиотерапевтических бань электроотопление является наиболее достойным и разумным выбором. Всё это означает, что прогрессивный переход от дровяного отопления к электрическому должен сопровождаться и более критичным осознанием конкретных назначений бань и более современным конструктивным оформлением интерьера.

Наибольший перспективный интерес для дачников и садоводов представляют мытейные электробани в двух вариантах: встроенная мытейная (туалетная) баня, располагаемая непосредственно в постоянно отапливаемом доме, и автономная отдельно стоящая мытейная баня в периодически (эпизодически) отапливаемом строении. В первом случае вполне достаточны относительно маломощные и малоинерционные воздухонагреватели хотя бы типа финских электропечей для саун. Но более удобными и пожаробезопасными были бы низкотемпературные стеновые и потолочные панели в водозащищённом (или брызгопарозащищённом) исполнении, желательно водообогреваемые от собственного электрокотла (рис. 181г) или от отдельного контура центрального отопительного агрегата дома.

В экономичном варианте можно использовать потолочные инфракрасные обогреватели в сочетании с малотеплоёмкими стенами. Во втором же случае автономных бань пригодны только теплоаккумулирующие агрегаты, предусматривающие предварительный (длительный) нагрев теплоёмкой сердцевины (металл, кирпич, камень) и значительного количества воды для мытья. Причём нагреватель воды для зимних бань должен выполняться не в напорном накопительно-проточном исполнении (наиболее распространённом в быту для душей и умывальников), а в накопительном виде типа бачка-рукомойника (бойлера) со съёмной крышкой для залива воды ведром, с краном полного опорожнения и ТЭНом с заземлённым корпусом.

Проблема выбора не заканчивается анализом показателей назначения оборудования, а продолжается в части оценки показателей эффективности (экономичности) и качества (надёжности). Ориентироваться на заявления рекламы в этом вопросе крайне опрометчиво. Так, часто утверждается, что, мол, тот или иной электровоздухонагреватель имеет больший КПД нежели другие или, например, что лучистые системы обогрева обеспечивают невиданный КПД прямого преобразования электроэнергии в тепловую энергию 90% и даже выше. Однако общеизвестно, что электронагреватели любой конструкции имеют КПД, равный 100%, точно так же, как КПД преобразования электроэнергии в тепловую энергию также всегда равен 100%, поскольку даже потери в проводах в конечном счёте представляют собой нагрев. В то же время КПД нагрева дачных бань - понятие весьма неопределённое, никем пока не сформулированное. Так, энергозатраты на разогрев банной печи и самого помещения до 40°С не являются, вообще говоря, полезными затратами. Поэтому КПД банной кирпичной печи (хоть на дровах, хоть на электричестве) может быть близок к нулю, тем более зимой.

Большой интерес представляют для бань потолочные системы инфракрасного нагрева, имитирующие привычное воздействие солнечного излучения, столь сильно влияющего на человека. Остановимся на двух аспектах: во-первых, на локальности нагрева, а во-вторых, на тепловых потерях здания. Локальность нагрева в принципе может обеспечить любой источник нагрева, а не только лучистый. Можно взять в руки фен и направить тёплую струю воздуха именно на лицо или на руки. Можно прижать к груди тёплую электрогрелку, а можно положить её на полок. Но будет ли это системой отопления бани? Конечно же, нет. С локальной системой обогрева человеку, может быть, и тепло, но сама баня остаётся холодной. В этом легко убедиться, выключив систему локального отопления. Так что, человек, одев, например, на себя дополнительный свитер, не может утверждать, что дом стал теплей или что свитер является наиболее эффективным и дешёвым способом нагрева помещения.

Вместе с тем, локальный нагрев (точно также как и локальный отсос или приток воздуха) является эффективным дополнительным средством жизнеобеспечения, и эффективность его, прежде всего, обусловлена узкой целенаправленностью. В этом смысле КПД любого обогревательного прибора может рассчитываться не на тепловыделение вообще, а на тепловыделение строго целенаправленное, например, на нагрев рук человека или всего тела целиком, на нагрев воды в бачке или пола в конкретном месте. И этот КПД, конечно же, будет сильно отличаться от 100%, причём будет изменяться даже в зависимости от конкретного месторасположения прибора относительно человека или иного нагреваемого объекта. Для бань все эти соображения ещё более важны, чем для жилых помещений, поскольку бани накладывают большие требования к климатической зональности. Если жилые помещения (причём все помещения) желательно поддерживать примерно при одних и тех же температурах и влажностях, то в банях в одних помещениях должно быть жарко, в других - тепло, в третьих - прохладно или даже холодно.

Обычно в банях климатические зоны разделяют перегородками (стенами), которые могут выполнять и иные роли (визуального или акустического разделения, например, или декоративные). Но при наличии локальных источников нагрева эти перегородки могут быть и излишними. Например, если в чёрной бане подойти к раскалённой куче камней - станет теплей, отойти - холодней. Так и в современных мытейных банях надо делать так, чтобы не было нужды переходить из помещения в помещения, а можно было бы просто включить систему локального нагрева тела, если вдруг стало прохладно. Такие системы иногда называют «душами» (завесами): тепловой душ, лучистый душ (а в некоторых официальных документах применяют термин «душирование»).

Схемы обогрева помещения с различными системами отопленияСхемы обогрева помещения с различными системами отопления

Рис. 184. Схемы обогрева помещения с различными системами отопления:

а - конвектор,

б - тепловентилятор (калорифер, фен),

в - инфракрасный обогреватель,

г - подогреваемый пол. Прямые стрелки - конвективные потоки тепла, - лучистые потоки.

Рис. 184. Схемы обогрева помещения с различными системами отопления: а - конвектор, б - тепловентилятор (калорифер, фен), в - инфракрасный обогреватель, г - подогреваемый пол. Прямые стрелки -конвективные потоки тепла, - лучистые потоки.

Что касается тепловых потерь отапливаемого здания в целом, то они, конечно, зависят от того, как расположены тепловые источники в здании и какой они конструкции. Так, если в помещении установлен конвектор (оребрённая труба в кожухе) или радиатор (чугунная сборная секционная батарея или стальной или алюминиевый теплообменник), то у потолка всегда теплей, чем у пола, поскольку тёплый воздух всплывает вверх (рис. 184а).

При этом возникает ощущение, что повышенная температура у потолка обусловлена недостатками отопителя, а не самого помещения. А если в помещении установлен потолочный инфракрасный обогреватель, то у пола всегда теплей, чем у потолка, поскольку тепловые лучи сначала греют пол, а затем от пола уже греется воздух в помещении, причём тёплый воздух преимущественно располагается внизу (рис. 1846). Такой нагрев помещения уже можно рассматривать как достоинство именно инфракрасного обогревателя, поскольку нагревается не припотолочная область, а та зона, в которой обитает человек. Температура 24°С у пола может стать чрезмерной для человека, поэтому её можно снизить до комфортного уровня (например, до 20°С у пола) путём уменьшения мощности инфракрасного обогревателя, что приведёт в конечном счёте к экономии энергии и денежных средств на отопление помещения.

В действительности картина более сложная, особенно применительно к баням. Конвектор (рис. 184а) преимущественно греет потолок, но нагрев потолка не является столь уж бесполезным. Тёплый потолок является инфракрасным излучателем, панелью мягкого лучистого обогрева, что отчётливо ощущается в саунах. Инфракрасный обогреватель (рис. 184в) испускает тепло на пол, но в условиях бань пол не бывает настолько утеплён, чтобы нагреться до гипотетически возможных высоких температур, особенно в условиях сквозняков, вечно дующих именно по полу.

Строго говоря, анализ необходимо начинать с абстрактного случая «идеальной» изотермической бани, когда потери тепла через стены отсутствуют, и источники тепла тоже отсутствуют. Появление потерь тепла или источников тепла нарушают всю картину даже в случае стационарности, когда в целом по постоянно отапливаемому зданию ясно, что сколько тепла введено, столько и выходит наружу из здания. Дело в том, что выходит тепло из бани неравномерно: через одни участки стен больше, через другие меньше, даже если все стены, полы и потолки утеплены одинаково. Это обусловлено тем, что отопительные приборы внутри здания расположены, как правило, локально, а значит можно ожидать и локальных изменений температур стен, а отсюда и уровней теплопередач. Если бы температура конвектора (а не мощность) строго поддерживалась на одном уровне, например, 40°С, то при тщательно утеплённых и не пропускающих тепло стенах всё помещение прогрелось бы от пола до потолка до 40°С, после чего отбор тепла от конвектора прекратился бы. Но потолок, стены и пол отводят тепло и при этом охлаждаются, охлаждая вслед за собой соприкасающийся воздух.

Поэтому совершая циркуляционный оборот, воздух постепенно охлаждается сначала у потолка, например, до 24°С, затем у стен до 16°С, затем у пола и вновь поступает на нагрев в конвектор. Таким образом, основной отвод тепла из здания (однокомнатного) будет происходить через потолок. Поэтому потолок (а в банях особенно) тщательно утепляют, добиваясь тем самым прогрева пола: если потолок будет холодным, то всё внизу будет холодным.

Если конвектор оснастить вентилятором (воздуходувкой), то получится электротепловентилятор (фен), который может весь воздух в бане перемешать и выровнять температуры. Более того тёплую струю можно послать вдоль пола (рис. 1846). В этом случае поток воздуха охлаждается сначала у пола, затем у стен, а потом и у потолка. Максимальные температуры при этом будут достигаться у пола, поэтому основной отвод тепла из здания будет происходить через пол. Поэтому именно его придётся в первую очередь утеплять особо тщательным образом. Аналогичная ситуация возникает при использовании потолочных инфракрасных обогревателей (рис. 184в) и обогреваемых полов (рис. 184г).

В последние годы за рубежом и в России изучаются особенности прогрева помещений и тела человека длинноволновым инфракрасным излучением, в том числе в окне прозрачности (относительной) углекислого газа и водяных паров. Так, в частности, наряду с сомнительными соображениями о глубоком проникновении излучения 10 мкм в тело человека (В.В. Маслов, Патент на изобретение РФ № 2199981 от 9.02.2001), исследуется процесс перехода от режима беспрепятственного распространения теплового излучения в сухом воздухе бани к режиму объёмного прогрева высоковлажного воздуха в бане за счёт поглощения теплового излучения водяными парами при повышении температуры излучателя от 50-100°С до 300-500°С. Действительно, имеющиеся экспериментальные данные (рис. 184е) свидетельствуют о реальной возможности поглощения инфракрасного излучения в банях влажным воздухом, но не более 20% лучистого тепла, испускаемого инфракрасным источником (что впрочем является не столь уж малой величиной).

В рядовых дачных банях (преимущественно летних) электрообогрев чаще всего мыслится конвекционный, в первую очередь, с использованием металлических печей типа электрических печей-каменок для саун производства Швеции, Финляндии или России.

Остальные способы отопления оказываются весьма дорогостоящими и технически сложными. В качестве дополнительного средства локального обогрева наиболее удобны инфракрасные обогревательные панели. Качество изготовления, комплектации и монтажа промышленного электрообогревательного оборудования проверять сложно. При самостоятельном изготовлении данных отопительных печей следует обращать внимание в первую очередь на прочность и термостойкость ТЭНов, возможность их термического расширения, надёжность электрических контактов.

 

 
 
Яндекс.Метрика