Автономное отопление сегодня является самым популярным среди населения. Люди не хотят пользоваться услугами коммунальных служб, хотят быть полностью независимыми в организации теплоснабжения своего жилья, обеспечить его максимально качественный уровень с минимальными затратами.
Существует большое разнообразие вариантов и способов организации индивидуального теплоснабжения. Это хорошо видно в приведенной ниже таблице. Их основной отличительной особенностью является способ передачи тепла.
В природе существует 3 способа передачи тепла на которых основана работа всех отопительных систем. Рассмотрим каждый из них.
- Теплопроводность:
Это способ передачи тепла между различными частями твердого тела, от более нагретых менее нагретым. Либо от одного тела другому находящихся в непосредственном контакте, либо через твердую перегородку.
Теплопроводность характерна для твердых тел, но также наблюдается в жидких и газообразных средах, находящихся в состоянии покоя. Если сказать проще – теплопроводность – это способность материала или вещества проводить тепло (по аналогии электрического тока). Для количественной оценки этой способности существует коэффициент теплопроводности. Все существующие в природе тела имеют свой коэффициент теплопроводности.
Приведем простой бытовой пример этого способа теплопередачи: над открытым пламенем газовой конфорки размещаем металлическую емкость, например, кастрюлю, наполненную водой. Через некоторое время тепло от нагретого дна кастрюли переместится вверх по ее стенкам, — кастрюля будет нагреваться. Одновременно через стенки кастрюли тепло передается воде, которая так же нагреется.
- Другой способ передачи тепла – конвекция.
Конвекция – это движение, поток, т.е. передача или перенос тепла в этом случае происходит потоками, струями жидкости либо газа.
Конвекция наблюдается только в жидких и газообразных средах, находящихся в постоянном движении.
Вернемся к нашему примеру с кастрюлей:
От нагретых стенок и дна кастрюли тепло за счет теплопроводности металла, из которого изготовлена кастрюля передается слоями воды, находящихся в непосредственном контакте с ними. В результате происходит расширение, увеличение в объеме этих слоев жидкости и соответственно уменьшение их плотности и веса. Нагретая масса устремляется вверх, уступая место холодным более тяжелым слоям воды, образуется поток жидкости с переносом тепловой энергии, проще говоря тепла.
- И наконец 3-й способ теплопередачи – это электромагнитное инфракрасное излучение, процесс передачи тепловой энергии от одних тел другим посредством электромагнитных волн.
Инфракрасное излучение часто называют еще тепловым, а инфракрасные лучи – тепловыми.
Уникальность такого способа передачи теплоты заключается в том, что тепловая энергия инфракрасных лучей не поглощается воздухом, электромагнитные волны проходят сквозь прозрачный воздух и попадают на предметы, передавая им тепловую энергию, т.е. нагревают их. При распространении инфракрасного излучения в пространстве практически не происходит потерь энергии. По сути это природный и самый совершенный метод обогрева. Все твердые и жидкие тела, нагретые до определенной температуры являются источниками инфракрасного излучения.
И снова вернемся к нашему примеру:
Инфракрасное излучение, как способ передачи тепла здесь так же имеет место. Его источником является пламя горелки.
В итоге получается, что все три способа теплопередачи в разной степени присутствуют в нашем примере одновременно. То же самое можно сказать про все процессы, происходящие в природе, связанные с переносом тепловой энергии.
Системы отопления. которые мы будем рассматривать дальше, построены на основе явного преимущества 2-х способов теплопередачи – это конвекция и тепловое излучение. Теплопроводность здесь также будет имеет место, так как этот способ передачи тепла характерен для всех тепловых процессов.
Самым распространенным считаются системы отопления с конвекционным способом передачи тепла, а самыми эффективными – с инфракрасным излучением.