Hệ thống sưởi ấm bức xạ là gì - Chi phí, lợi ích và nhược điểm

Khi thời tiết mát mẻ, nhiệt là chi phí không thể giảm, bất kể bạn có loại hệ thống nào. Tuy nhiên, có nhiều cách để giảm hóa đơn sưởi ấm của bạn, chẳng hạn như lắp đặt một bộ điều nhiệt có thể lập trình hoặc tăng cường cách nhiệt cho ngôi nhà của bạn.

Nếu bạn sẵn sàng và có thể gánh một chi phí trả trước đáng kể, một trong những cách tốt nhất để giảm chi phí sưởi ấm (và dấu chân carbon) là thay thế một hệ thống cũ, kém hiệu quả hơn bằng hệ thống mới hơn, xanh hơn. Chủ nhà và chủ nhà muốn cải thiện hiệu quả và chi phí thấp hơn thường chuyển sang nhiệt bức xạ, một phương pháp sưởi ấm trong nhà cổ xưa được ưa chuộng với chủ sở hữu tài sản có ý thức về chi phí và sinh thái.

Hệ thống sưởi ấm bức xạ là gì?

Hầu hết các hệ thống phân phối nhiệt hiện đại, như bộ tản nhiệt và ống dẫn khí cưỡng bức, là đối lưu - bằng cách lưu thông không khí nóng qua một không gian hữu hạn, chúng làm ấm toàn bộ thể tích đến nhiệt độ mong muốn. Lò nướng cũng hoạt động theo nguyên tắc cơ bản này..

Ngược lại, hệ thống sưởi ấm bức xạ cung cấp nhiệt qua sàn hoặc tường của tòa nhà, chỉ làm nóng không khí liền kề. Khi chỉ được lắp đặt trên sàn, các hệ thống có thể được gọi đơn giản là hệ thống sưởi ấm sàn dưới sàn gỗ hay sàn gỗ.

Hệ thống sưởi ấm bức xạ có hiệu quả nhất là các nguồn nhiệt trong nhà, hoặc trong một khu vực địa phương (như phòng tắm) hoặc toàn bộ nhà ở. Tuy nhiên, một số doanh nghiệp (thường là nhà hàng hoặc địa điểm giải trí) và nhà cao cấp sử dụng nhiệt bức xạ để sưởi ấm sân hiên và các không gian ngoài trời khác.

Con người đã hiểu và sử dụng nguyên lý nhiệt bức xạ trong hàng ngàn năm. Người La Mã đã sử dụng một hình thức tỏa nhiệt sớm trong các tòa nhà công cộng vào đầu thế kỷ thứ 1 trước Công nguyên, mặc dù cách tiếp cận của họ (được gọi là hypocaust) đã rất tốn kém cho các chủ sở hữu tài sản tư nhân. Bằng chứng khảo cổ học cho thấy các hệ thống tương tự đã được phát minh độc lập ở Pakistan và Kavkaz vào đầu thế kỷ thứ 4 trước Chúa.

Ngày nay, hệ thống sưởi ấm bức xạ có hai dạng cơ bản.

Nhiệt điện bức xạ

Hệ thống sưởi ấm bức xạ điện có các vòng dây cáp tích điện (dây điện trở) tạo ra nhiệt liên tục hoặc trong suốt buổi tối và qua đêm. Một số hệ thống chạy dây cáp trực tiếp vào một lớp vật liệu, chẳng hạn như bê tông hoặc thạch cao, giữa tầng phụ và lớp có thể nhìn thấy của tầng. Những người khác gắn cáp vào các tấm dẫn điện khuếch đại nhiệt, thường được làm bằng nhựa hoặc kim loại, trong một túi khí giữa các lớp sàn. Cường độ của điện tích (và nhiệt sinh ra) phản ánh cài đặt bộ điều chỉnh nhiệt.

Trong cả hai trường hợp, sưởi ấm bằng điện có ý nghĩa thiết thực nhất với lớp phủ sàn cứng, chẳng hạn như gạch và bê tông. Bởi vì nhiệt được tạo ra khuếch tán nhanh hơn ở các bề mặt mềm hơn, ít dẫn điện hơn, không lý tưởng cho các phòng trải thảm nhiều.

Chi phí nhiệt bức xạ điện phụ thuộc vào giá điện địa phương và khối lượng công việc của hệ thống. Liên quan đến hệ thống không khí cưỡng bức và ván chân tường, nó thường không hiệu quả về chi phí cho việc sưởi ấm cả nhà ở vùng khí hậu lạnh hơn hoặc các khu vực có chi phí điện cao.

Tuy nhiên, ngay cả ở những khu vực có chi phí cao, có nhu cầu cao, nó thường hữu ích trong việc cung cấp nhiệt bổ sung trong các ứng dụng cụ thể - ví dụ, sưởi ấm sàn phòng tắm qua đêm và vào buổi sáng. Nó cũng có thể có hiệu quả về chi phí khi các tiện ích địa phương tính giá thấp hơn cho điện năng tiêu thụ trong giờ làm việc, thường là qua đêm và vào sáng sớm.

Hydronic (Nước) Nhiệt bức xạ

Nhiệt bức xạ hydronic là hình thức nhiệt bức xạ hiệu quả và phổ biến hơn trong sử dụng rộng rãi. Các hệ thống hydronic có các ống polyethylen chống ăn mòn gặp ở nồi hơi trong nhà và tuần hoàn nước nóng trong toàn bộ cấu trúc. Lò hơi được điều khiển bởi bộ điều nhiệt của gia đình, nhưng các hệ thống mới hơn thường có các van phân vùng kiểm soát lưu lượng nước đến từng phòng, cho phép giảm hoặc tắt nhiệt trong các không gian ít sử dụng mà không ảnh hưởng đến các bộ phận khác trong nhà..

Cũng như hệ thống sưởi điện, hệ thống hydronic có thể chạy trực tiếp qua vật liệu sàn (hệ thống ướt) hoặc làm nóng một lớp không khí cách nhiệt bên dưới sàn (hệ thống khô). Hệ thống hydronic ướt có thể được vận hành ở nhiệt độ nước thấp hơn (thường chỉ 75 đến 100 độ, so với 120 độ hoặc cao hơn đối với hệ thống khô), có khả năng giảm chi phí sưởi ấm. Tuy nhiên, hệ thống khô thường rẻ hơn và nhanh hơn để cài đặt.

Điều đáng nói là một số hệ thống sưởi ấm bức xạ sử dụng không khí thay vì các tấm nhiệt điện hoặc ống hydronic. Tuy nhiên, sàn và tường được làm nóng bằng không khí thực chất kém hiệu quả hơn các hệ thống điện hoặc hydronic, vì vậy những hệ thống này hiếm khi được sử dụng trong các ứng dụng dân cư.

Ưu điểm của hệ thống sưởi Radiant

1. Tiềm năng cho các hóa đơn tiện ích thấp hơn

Các hệ thống sưởi ấm bức xạ - đặc biệt là các hệ thống hydronic - thường có hóa đơn tiện ích thấp hơn so với các nguồn nhiệt, chẳng hạn như không khí và hơi nước cưỡng bức. Theo Bob Vila, hệ thống sưởi sàn hydronic hiệu quả hơn tới 30% so với hệ thống không khí cưỡng bức.

Nước dẫn nhiệt hiệu quả hơn không khí, nhanh chóng mất nhiệt mà không cần nguồn liên tục. Điều đó có nghĩa là cần ít năng lượng hơn để duy trì nước ở nhiệt độ cụ thể theo thời gian.

Các hệ thống hydronic cũng cung cấp nhiệt trực tiếp đến các bề mặt rắn thậm chí còn tốt hơn nước khi dẫn nhiệt, chẳng hạn như sàn gỗ hoặc gạch và tấm tường. Vì truyền nhiệt giữa nước nóng và bề mặt rắn hiệu quả hơn so với truyền nhiệt giữa hơi nước và không khí hoặc tản nhiệt điện và không khí, việc cung cấp nước của hệ thống hydronic có thể được duy trì ở nhiệt độ thấp hơn các phương tiện phân phối nhiệt khác.

2. Không có ống dẫn

Hệ thống sưởi ấm bức xạ không yêu cầu ống dẫn để hoạt động đúng. Và nếu nhà bạn không có hệ thống điều hòa trung tâm, nó hoàn toàn không cần ống dẫn.

Chủ nhà không có ống dẫn có một cơ sở hạ tầng ít hơn để duy trì - và một chi tiết đơn hàng ít ngân sách hơn để lo lắng. Theo Danh sách của Angie, các dịch vụ làm sạch ống dẫn chất lượng cao có thể có giá từ 300 đến 500 đô la và được khuyên dùng mỗi năm một lần cho các ngôi nhà có hệ thống HVAC được sử dụng nhiều.

Ngay cả khi bạn có một hệ thống điều hòa trung tâm, có lẽ bạn không cần sử dụng nó cả năm. Các ống dẫn không được sử dụng trong nhiều năm sẽ mòn chậm hơn và không cần bảo trì nhiều.

3. Thêm không gian sàn / Không có đăng ký hoặc lỗ thông hơi

Ngoài nồi hơi và có thể là các van phân vùng, hệ thống sưởi tỏa nhiệt không có bất kỳ thành phần nào có thể nhìn thấy. Hầu hết các hệ thống phân phối nhiệt thường được sử dụng khác đều có thanh ghi, lỗ thông hơi, ván chân tường, bộ tản nhiệt hoặc các thành phần hữu hình khác chiếm không gian sàn trong khu vực sinh hoạt của gia đình và giảm lượng cảnh vuông có sẵn để trang trí, nội thất, lưu trữ và sử dụng khác.

Các thành phần hệ thống này cũng yêu cầu mức độ bảo trì và làm sạch khác nhau - đặc biệt là các thanh ghi và ván chân tường, là nam châm hút bụi và lông thú cưng.

4. Chất lượng không khí trong nhà tốt hơn

Hệ thống sưởi ấm không khí cưỡng bức liên tục lưu thông không khí thông qua các ống dẫn và thanh ghi của ngôi nhà, nhanh chóng phân phối vẩy da thú cưng, bụi, bào tử nấm mốc và các chất gây dị ứng khác trong toàn bộ cấu trúc. Ngược lại, các hệ thống sưởi ấm bức xạ hoàn toàn không lưu thông không khí, và do đó không giữ các chất gây dị ứng trong không khí miễn là các hệ thống không khí cưỡng bức. Điều đó có nghĩa là chất lượng không khí trong nhà tốt hơn - một cân nhắc đặc biệt quan trọng đối với người lớn và trẻ em bị dị ứng, hen suyễn và các tình trạng khác có thể bị trầm trọng hơn do ô nhiễm trong nhà.

5. Phân bố nhiệt đồng đều

Hầu hết các hệ thống sưởi ấm đều truyền nhiệt vào phòng từ một điểm tập trung, chẳng hạn như lỗ thông hơi cưỡng bức hoặc bộ tản nhiệt hơi nước, hoặc một bên, chẳng hạn như bộ tản nhiệt chân đế. Khu vực liền kề thường là nơi ấm áp nhất trong phòng.

Tuy nhiên, khi không khí nóng hoặc hơi nước tràn vào phòng, nó gần như ngay lập tức bắt đầu bay lên trần nhà, và chỉ rơi xuống sau khi mất nhiều nhiệt. Điều đó làm cho không khí gần sàn lạnh hơn đáng kể - 20 độ trở lên - so với không khí ở mức đầu, năm hoặc sáu feet so với mặt đất. Kết quả: chân lạnh và đầu nóng. Hiệu ứng này rõ rệt hơn ở những ngôi nhà không có lớp cách nhiệt tuyệt vời và khi trời rất lạnh.

Ngược lại, hệ thống sưởi ấm bức xạ từ từ làm nóng các phòng từ các tầng lên, từ các bức tường trong hoặc cả hai. Các bề mặt được làm nóng làm ấm không khí liền kề ở nhiệt độ tương đối thấp, truyền nhiệt sang các phần khác của căn phòng với tốc độ đồng đều. Điều này có nghĩa là sự tương phản nhiệt độ ít đáng chú ý trong các phòng, ít hoặc không phân tầng nhiệt độ theo chiều dọc và tổng thể các phòng thoải mái hơn.

Nhược điểm của hệ thống sưởi Radiant

1. Chi phí trả trước đáng kể

Mặc dù về lâu dài, chúng thường tiết kiệm chi phí hơn và cuối cùng có thể tự trả tiền thông qua các hóa đơn tiện ích thấp hơn, hệ thống sưởi ấm bức xạ tốn rất nhiều chi phí để lắp đặt.

Theo This Old House, một hệ thống sưởi sàn hydronic có giá từ $ 6 đến $ 15 mỗi foot vuông để cài đặt, tùy thuộc vào vị trí, loại hệ thống và bố trí của ngôi nhà. Để sưởi ấm hoàn toàn một ngôi nhà rộng 1.500m2, tương đương với khoản đầu tư từ 9.000 đến 22.500 đô la. Đó là cao hơn khoảng 50% so với chi phí của một hệ thống không khí cưỡng bức cho một ngôi nhà có kích thước tương tự.

2. Nguy cơ rò rỉ trong các hệ thống hydronic

Hệ thống sưởi ấm hydronic sử dụng ống polyethylen linh hoạt, chống ăn mòn, tồn tại lâu hơn ống đồng (bị ăn mòn theo thời gian) trong các trường hợp thông thường. Các hệ thống hydronic cũng được đóng hoàn toàn, có nghĩa là bạn không cần phải thêm hoặc loại bỏ nước - một quá trình có thể đưa oxy vào ở dạng ăn mòn, khí.

Tuy nhiên, vẫn có một rủi ro rò rỉ nhỏ trong bất kỳ hệ thống sưởi ấm hydronic nào. Như trong các hệ thống ống nước truyền thống, ngay cả một rò rỉ nhỏ cũng có thể có tác động lớn, đặc biệt nếu nó không được phát hiện trong một thời gian. Chính sách bảo hiểm chủ nhà của bạn có thể chi trả các chi phí dọn dẹp và sửa chữa ban đầu, nhưng có thể không phải là vấn đề thứ yếu, chẳng hạn như sự phát triển của nấm mốc.

3. Nguy cơ hỏa hoạn trong hệ thống điện

Tất cả các nguồn nhiệt điện, bao gồm lò sưởi không gian và ván chân tường, có một số mức độ rủi ro cháy nổ. Hệ thống sưởi sàn điện bức xạ không khác nhau. Trên thực tế, nguy cơ hỏa hoạn có thể lớn hơn với các hệ thống này, đặc biệt khi hệ thống dây điện dưới tầng không được cách điện đúng cách hoặc các tấm dẫn điện tiếp xúc với các mảnh vụn dễ cháy, như phế liệu gỗ hoặc bụi.

Mặc dù chính sách bảo hiểm của chủ nhà của bạn có thể chi trả một số hoặc tất cả các chi phí dọn dẹp, sửa chữa và thay thế liên quan đến hỏa hoạn hệ thống sưởi ấm, một đám cháy nghiêm trọng có thể khiến ngôi nhà của bạn tạm thời không thể ở được hoặc thậm chí dẫn đến mất toàn bộ. Nếu bạn có một hệ thống sưởi ấm bức xạ điện ở bất cứ nơi nào trong nhà của bạn, hãy chắc chắn rằng bạn có một bình chữa cháy làm việc trên tay.

4. Khó tiếp cận để sửa chữa

Do phần lớn hệ thống sưởi ấm bức xạ điển hình được đặt trong các bức tường hoặc dưới sàn nhà, ngay cả công việc chẩn đoán hoặc sửa chữa cơ bản cũng có thể tốn kém và bất tiện. Một số nguồn nhiệt khác, chẳng hạn như hệ thống ống gió cưỡng bức và ván chân tường bằng điện, dễ truy cập hơn và ít tốn tài nguyên hơn để sửa chữa.

Những điều cần xem xét trước khi mua một hệ thống sưởi ấm bức xạ

Một hệ thống sưởi ấm bức xạ đại diện cho một sự đầu tư đáng kể trong tương lai của ngôi nhà của bạn. Đánh giá các yếu tố này khi bạn xem xét liệu nó có ý nghĩa tài chính và thực tế tốt cho bạn không.

1. Loại hệ thống hiện có

Một số hệ thống sưởi ấm tốn kém hoặc bất tiện để loại bỏ. Chẳng hạn, nếu nhà bạn có hệ thống sưởi trung tâm sử dụng các ống dẫn giống như bộ điều hòa trung tâm, thì có thể đơn giản hơn để tiếp tục sử dụng hệ thống đó (và thay thế bộ sưởi ấm trung tâm khi đến lúc).

Tương tự như vậy, các hạn chế về không gian có thể khiến nó không thực tế hoặc không thể lắp đặt nồi hơi hiện đại (đối với nhiệt hydronic) bên cạnh một lò nung kiểu cũ cung cấp nhiệt không khí cưỡng bức thông qua các ống dẫn và thanh ghi. Loại bỏ lò cũ và niêm phong hệ thống có thể thêm hàng ngàn vào chi phí dự án của bạn, nếu có thể.

2. Tuổi và tình trạng của hệ thống hiện tại

Nếu gần đây bạn đã cài đặt một hệ thống sưởi ấm không bức xạ mới trong nhà của bạn, việc cân nhắc chi phí và sự bất tiện của việc thay thế nó sẽ không có ý nghĩa. Tương tự như vậy, rất hiếm khi chủ nhà dự trù ngân sách cho việc thay thế hệ thống sưởi ấm sau khi chuyển vào nhà (đặc biệt là nhà xây dựng mới) với hệ thống sưởi ấm được cập nhật gần đây hoặc thậm chí là hoàn hảo.

Nếu ý tưởng về nhiệt bức xạ hấp dẫn mạnh mẽ với bạn, thì ít nhất hãy đợi cho đến khi bạn hiểu rõ về chi phí sưởi ấm hàng năm của mình - có thể là một vài mùa đông - để xác định xem việc thay thế một hệ thống không tỏa nhiệt đầy đủ chức năng có hợp lý hay không.

3. Chi phí sưởi ấm hiện tại

Bởi vì một trong những lợi ích hàng đầu của hệ thống sưởi ấm bức xạ là khả năng giảm đáng kể các hóa đơn tiện ích, chi phí sưởi ấm hiện tại của bạn phải là một chìa khóa (có lẽ các điểm quan trọng cần xem xét.

Nếu bạn sống ở nơi có khí hậu ôn hòa và không sử dụng nhiệt trong phần lớn thời gian trong năm, một hệ thống tỏa nhiệt toàn nhà có thể sẽ không bao giờ tự trả tiền. Một hệ thống điện cục bộ, có lẽ trong phòng tắm hoặc ngoài hiên, có lẽ là tất cả những gì bạn cần.

Nếu bạn sống ở vùng khí hậu lạnh và bỏ ra 300 đô la hoặc 400 đô la mỗi tháng cho nhiệt độ không khí cưỡng bức, một hệ thống hydronic giúp giảm 30% chi phí nhiệt của bạn có thể tự trả trong vòng năm đến tám năm.

4. Nguy cơ hỏa hoạn hoặc rò rỉ

Cả hai hệ thống sưởi ấm bức xạ điện và hydronic đều có rủi ro an toàn - rò rỉ nước và nước, tương ứng. Ngay cả rò rỉ cục bộ và hỏa hoạn đe dọa cấu trúc và nội dung nhà của bạn. Tùy thuộc vào quy mô của chúng, các sự kiện như vậy có thể rất bất tiện, thậm chí buộc bạn phải di dời cho đến khi thiệt hại đã được sửa chữa.

Nếu bạn không còn mang thế chấp và đã cho phép chính sách bảo hiểm của chủ nhà mất hiệu lực, thiệt hại về hỏa hoạn hoặc nước cũng có thể là thảm họa về tài chính. Một người bạn của gia đình chúng tôi gần đây đã giải quyết một hóa đơn sửa chữa trị giá 20.000 đô la - phần lớn được bảo hiểm - cho một vụ hỏa hoạn làm hỏng một phần tầng hầm của anh ta. Không có bảo hiểm, dự luật đó sẽ là một khó khăn lớn.

Từ cuối cùng

Do chi phí lắp đặt khổng lồ, hệ thống sưởi ấm toàn bộ ngôi nhà thường là một thỏa thuận tốt hơn cho chủ nhà tiếp theo - người mua từ người đã cài đặt hệ thống. Người mua nhận được tất cả các lợi ích của nhiệt bức xạ - hóa đơn tiện ích thấp hơn, chất lượng không khí trong nhà tốt hơn - mà không phải trả chi phí trả trước (mặc dù chi phí của hệ thống có thể được phản ánh trong giá bán của căn nhà). Nếu bạn đang ở trong thị trường cho một ngôi nhà mới, hãy chú ý đến những gì dưới sàn nhà.

Nhà của bạn có một hệ thống sưởi ấm bức xạ? Bạn sẽ mua một ngôi nhà với một hoặc tự cài đặt?