Обогрев открытых площадей

А. Никишов

Неуклонное развитие современных технологий обеспечивает, в свою очередь, появление множества новейших систем и оборудования, оказывающих значительное влияние не только на улучшение комфорта в жилье человека, но и на безопасность этого жилья. В этой статье пойдет речь о системах обогрева открытых площадей в частных домах

Системы обогрева открытых площадей в условиях частного дома можно использовать для различных целей. Ими можно обогревать не только террасу, крыльцо и ступени перед входом, но и подъездные пути, лестничные марши, а также открытый грунт для растений, оранжереи с теплицами и вольеры, где содержатся животные.

Все системы борьбы с наледью и снегом на открытых площадках условно подразделяются на три группы по способу прогрева (нагрева) защищаемых поверхностей:

газовые или радиационные (лучистые), использующие в качестве источника тепла лучистый нагреватель;
«теплый пол», использующий жидкостный теплоноситель;
«теплый пол» с электрическим кабельным нагревом.

Лучистая система использует в качестве источника тепла инфракрасные нагреватели. Принцип работы этой системы основан на передаче тепла от нагретого твердого тела к требуемой поверхности посредством электромагнитных волн.

Системы обогрева на основе жидкостного теплоносителя — воды, незамерзающих жидкостей и пр. — переносят тепло от теплового узла по трубам, изготовленным из сшитого полиэтилена, к прогреваемой поверхности. Этот вариант приемлем в случае, если дом отапливается жидкостной системой отопления и имеет мощный тепловой узел, иначе для обогрева четырех или восьми квадратных метров входных ступенек придется обустраивать отдельный тепловой пункт.

Электрические кабельные системы обогрева открытых площадок в загородном или частном доме используют такой же принцип, что и «теплый пол» в доме или квартире — преобразование электрической энергии в тепло посредством электрического кабеля. Отличительной же особенностью наружных систем обогрева открытых площадей является применение электрического кабеля повышенной прочности и защищенности. И связано это с большой механической нагрузкой на него и более агрессивной средой, в которой он размещается, в отличие от щадящего микроклимата жилых помещений. Для обогрева пандусов и подъездных путей к дому применяют мощные бронированные или армированные нагревательные кабели, способные противостоять серьезным механическим нагрузкам от движущегося транспорта, выдерживать немалые тепловые нагрузки и сезонные колебания температуры, а также иметь надежную антикоррозийную защиту.

Все вышеперечисленные системы не только освобождают от сезонного труда по уборке снега и льда, но и делают безопасными ступени, пандусы и дорожки в зимнее время для обитателей частного дома. А отказ от традиционного зимнего инструментария и различной «химии» обеспечивает сохранение материала покрытия этих мест. Другой вопрос — какую из систем выбрать?

Лучевой обогрев

Для борьбы со снегом и льдом лучистые системы пока еще не считаются достойными внимания в бытовом плане. И, по всей видимости, напрасно. Ведь повесив над крыльцом инфракрасный обогреватель, можно обеспечить нагрев плитки или отделочного камня на площадке и ступенях, который не даст снегу превращаться в опасную наледь. И нагревает поверхность он моментально, и заданную температуру этой поверхности держит. Используя в управлении приборов обогрева термостаты, пульты регулирования и таймер, можно создать систему антигололедного реагирования. Да и крыльцо становится местом теплым — выходя на него, человек мгновенно ощущает тепло от прибора.

Еще одна причина для использования лучевых нагревателей или инфракрасных обогревателей — это отсутствие недостатков, присущих таким системам в помещениях. Не страшен запах нагреваемых лучами устройства поверхностей, время пребывания в зоне «облучения» не влияет на зрение. К тому же такой недостаток этих приборов, как преждевременный износ лучевых трубок вследствие перегрева из-за недостаточной вентиляции в этом случае самоустраняется — прибор располагается на открытом пространстве.

Бытовые инфракрасные обогреватели отличаются между собой по типу излучателя:

галогеновые (используют галогеновую лампу, работающую в инфракрасном диапазоне);
карбоновые (излучатели, которые изготавливаются из углеродосодержащего волокна, помещенного в кварцевую вакуумную трубку).

Различные типы инфракрасных нагревателей в зависимости от длины излучаемых волн представлены в табл. 1.

Таблица 1. Различные типы инфракрасных нагревателей

	Коротковолновое излучение	Средневолновое излучение
Нагревательный элемент	Галогенная инфракрасная лампа	Кварцевые элементы
Материал, используемый для нагревательного элемента	Элемент накаливания из тонкого вольфрама в герметичной кварцевой трубке	Элемент накаливания из железо-хромо-алюминиевого сплава, заключенного в герметичную кварцевую трубку
Эффективность, % излучаемой энергии переходящей в тепловую	92%	60%
Время, необходимое для начала обогрева с момента включения	1 секунда (энергосбережение)	30 секунд
Время для охлаждения	моментально	некоторое время
Тип теплопередачи	излучение	излучение + конвекция
Необходимость предварительного разогрева	нет (энергосбережение)	да
Яркость	высокая	средняя
Чувствительность к воздушным потокам (сквозняк, ветер и т. д.)	отсутствует (не нагревает воздух, а проходит через него, нагревая предмет)	высокая
Примеры оборудования	Heliosa Hi Design, Star Progetti	UFO, «Макар»

Мощности инфракрасных (бытовых) нагревателей (рис. 1) лежат в пределах от 500 Вт до 3 кВт, а представленное на сегодняшнем рынке производителями этого оборудования множество типов и моделей, позволяет подобрать устройство под любые требования.

Рис. 1. Инфракрасный нагреватель

Например, можно использовать нагреватель для крыльца площадью 12–15 м² мощностью 2 кВт (в зависимости от модели) — достаточно, чтобы проецируемый лучевой поток полностью покрывал всю площадь крыльца — или применить пару приборов мощностью по 500 Вт, разместив их ниже по высоте и в разных местах. Каждый будет перекрывать свою часть поверхности и суммарная мощность будет всего 1 кВт. Точно так же этими приборами можно обогревать теплицы, открытый грунт, оранжереи. Еще одним преимуществом этих нагревателей является возможность использования их и для деревянных площадок, лестниц и маршей.

Модельный ряд инфракрасных нагревателей довольно широк, как и число производителей. На рынке представлено оборудование как традиционного плана, выполненное в виде софитов, светильников и ламп, так и в пленочном варианте.

Системы с теплоносителем

Системы «теплый пол» уже давно известны и с успехом применяются в домах тысяч украинских семей. Они бывают жидкостными — водными — и электрическими — кабельными. Свойства этих систем и конструктивные особенности позволяют с успехом использовать их и для обогрева открытых площадей на территории домовых и коттеджных участков для борьбы со снегом и наледью.

«Теплый пол» с жидкостным теплоносителем во дворах и на придомовой территории устроен и работает по тем же принципам, что и в помещении, но с некоторыми особенностями в конструкции. Наряду с обеспечением высокой теплопередачи от нагревательного элемента к покрытию участка, в роли которого выступает трубный контур с протекающим по нему теплоносителем температурой от 42 до 50 °C, должна быть высокоэффективная теплоизоляция между этим контуром и основанием, на котором он укладывается. И вдобавок система должна иметь достаточно жесткие требования по прочностным характеристикам, целью которых является сохранение механической целостности всей конструкции из-за серьезных нагрузок на само покрытие участка, возникающих от движения по нему транспорта и людей (рис. 2).

Рис. 2. Варианты обустройства системы водяного обогрева

Наличие теплоизоляции как основного условия продуктивности и экономичности всей системы даже не обсуждается. Одним из факторов, увеличивающих теплопотери системы, а, значит, повышение ею уровня энергопотребления, является глубина залегания грунтовых вод. Если грунтовые воды находятся всего лишь в 2 м от системы, то потребность в энергопотреблении возрастает на 21%. А на глубине около 1 м — уже 54%. Но само использование теплоизоляции в каждом отдельном случае рассчитывается особо.

Теплоноситель рекомендуется использовать с незамерзающими или с низкозамерзающими характеристиками.

Чтобы избежать ошибок по тепловым потерям, которые могут принести снижение мощности системы или завышенное энергопотребление, а, значит, привести к ее неэффективности, предлагается использовать номограммы приблизительного расчета системы (рис. 3), где производители учли множество вероятностных факторов, влияющих на ее эффективность.

Управление системой осуществляется теми же электронными приборами, что и в случае электрического обогрева открытых площадок.

Электрический кабельный обогрев

Кабельные системы обогрева давно и прочно вошли в быт европейцев и не только в их домах и квартирах, но и во дворах, на улицах, автодорогах и аэродромах. Благодаря им эти открытые всем ненастьям поверхности остаются свободными от снега и наледей даже в более жестких погодных условиях, нежели украинские. Мало того — продлевается срок службы и обеспечивается абсолютная целостность любого покрытия, начиная от керамической плитки на ступеньках дома, брусчатки двора, асфальта автобана и заканчивая плитами взлетно-посадочной полосы аэропорта.

Вариантов монтажа систем для обогрева открытых площадок частного дома несколько, и выбор его зависит от структуры покрытия того или иного участка. Самым распространенным является укладка нагревательного кабеля или нагревательных секций в песчано-цементную стяжку. А вот окончательное покрытие может быть любым, кроме деревянного: от керамической плитки и каменных (гранитных) плит — до асфальта. Только при использовании брусчатки нагревательный кабель помещается в песчаной смеси. Следует отметить, что даже такая простая, казалось бы, задача, как обогрев всего лишь нескольких ступеней и крыльца собственного дома требует от нагревательного кабеля способности противостоять сезонным сжатиям и расширениям фундамента.

Любая система электрического кабельного обогрева состоит из резистивного электрического кабеля или низкотемпературных панелей, в основании которых он уложен, и электронного термостата. С его помощью осуществляется подключение системы к источнику питания, согласно выбранной программы работы и заданного температурного режима.

Расчет такой системы несложен — достаточно определиться с задачей, поставленной перед системой, и высчитать площадь обогреваемого ею участка.

Рис. 3. График расчета эффективности системы

Назначение системы и климатические условия определяют ее мощность. Практическим путем и на основании тепловых расчетов производители систем для обогрева открытых площадок определили рекомендованные установочные мощности для обогрева различных участков в частном доме. Так, рекомендованная установочная мощность для обогрева ступеней и крыльца лежит в пределах до 300 Вт/м², а для подъездной дорожки к дому нужна уже мощность от 300 до 350 Вт/м². Зная общую площадь обогреваемого участка, можно без труда высчитать и общую потребляемую мощность системы.

В большинстве систем обогрева открытых площадок применяются бронированные (экранированные) кабели или секции — маты (рис. 4) — с удельной мощность 25 Вт/пог. м. Для обогрева небольших площадок — ступеней и крыльца дома — удобно использовать двухжильные секции с удельной мощностью до 30 Вт/пог. м. Работой системы управляет электронная группа, состоящая из терморегулятора и датчиков. Датчик температуры воздуха отслеживает температурный диапазон от –15 °С до +5 °С, в котором образуется наледь. Датчик температуры поверхности и датчик осадков не являются необходимыми, но их использование делает систему максимально экономичной.

Рис. 4. Мат с нагревательным кабелем

Обязательно нужно помнить о том, что, согласно требованиям безопасности, система электропитания нагревательных секций должна включать в себя УЗО и автоматы защитного отключения (рис. 5) соответствующих номиналов, а при ее монтаже необходимо использовать качественные материалы, поскольку исправление неполадок обойдется дорого.

Рис. 5. Вариант устройства кабельной системы обогрева

В комплект системы автоматического регулирования системой могут входить регулятор с микропроцессором и двумя датчиками температуры поверхности площадки и окружающего воздуха, а также с датчиком осадков. В совокупности — это мини-метеостанция, точно определяющая моменты включения и выключения системы. При этом обеспечивается максимальная экономия электроэнергии (до 80%).

Для площадок небольшого размера возможен упрощенный способ управления с использованием только одного датчика температуры воздуха (полуавтоматический режим).

Більше важливих статей і новин в Telegram-каналі та корисні відео на Youtube-каналі та у TikTok. Долучайтесь!