Владимир Круковер - Тепло в загородном доме

4. Излучающее устройство: согревание предметов и человека – согревание воздуха.

Для того чтобы сравнить эффективность конвекционного и лучистого отопления в типичном промышленном помещении, попробуем проанализировать требования к состоянию теплового комфорта человека и энергетические параметры обеих систем отопления.

Тепловой комфорт можно определить как приятные ощущения человека в отапливаемом пространстве. На тепловые ощущения человека и его комфорт влияют несколько факторов, из которых самими важными являются:

– температура воздуха tv (°С);

– температура плоскостей, ограничивающих интерьер, – tu (°С);

– скорость перемещения воздуха в помещении – w (ms-1);

– тепловое сопротивление одежды – Rc (m2.K.W-1);

– уровень активности человека – Q (W);

– относительная влажность среды – ф (%).

Температура воздуха в помещении обычно относится к первичным критериям оценки теплового состояния отапливаемого помещения. Этот критерий вместе со скоростью перемещения воздуха определяет конвекционную передачу теплового потока от человека к окружающему пространству.

В обычных отапливаемых домах при температуре 18–20° С допускается движение воздуха не более 0,1 м/с. Идеальное отопление должно было бы обеспечить такое вертикальное распределение воздуха в помещении, при котором температура на уровне высоты головы человека (приблизительно 1,7 м над полом) была бы примерно на 2° С ниже, чем на уровне 10 см над полом.

Значительное влияние на тепловой комфорт человека имеет температура ограничивающих плоскостей помещения, которая должна быть такой, чтобы разница температур стен и пола и температуры воздуха составляла не более 7° С, если человек отдыхает, и не более 10° С, если он работает.

Среднее арифметическое эффективной температуры стен и температуры воздуха в интерьере (ti) можно определить как внутреннюю температуру в помещении. Эта температура измеряется сферическим термометром в центре помещения на высоте 1 м от пола, что соответствует центру тяжести стоящего человека. Значение измерения обычно является нормативным значением для проектирования технологии отопления в помещении.

Если влажность воздуха в помещении варьируется в диапазоне 35–70%, она не влияет на ощущение теплового комфорта человека, так как наличие водяного пара в воздухе также воздействует и на интенсивность испарения влаги с тела человека.

Остальные факторы, влияющие на тепловой комфорт в помещении, можно определить как принадлежащие к более широкому набору микроклиматических условий. К ним относятся:

– частицы пыли в воздухе;

– микроорганизмы или бактерии;

– газы, испарения и запахи разного типа;

– содержание ионов в воздухе.

В прошлом оценка потребления энергии на отопление промышленных объектов в соответствующих технических стандартах не устанавливалась и даже не рекомендовалась. Однако предполагается, что в процессе согласования стандартов со стандартами стран ЕС критерии потребления тепла будут нормативно зафиксированы. Потребление энергии для отопления загородного дома оценивают на основе тепловой характеристики объекта qo.

Если действительно соотношение qo < = qo N, объекты удовлетворяют требованиям, в обратном случае они не соответствуют критериям.

Нормативная тепловая характеристика qoN для производственных промышленных объектов определяет объекты:

1) с очень легкой и легкой работой (табл. 4, строка А);

2) со средне тяжелой и тяжелой работой (табл. 4, строка Б).

При расчете потребления тепла и тепловой характеристики зданий исходят из:

– тепловых потерь, данных стандартом для температуры воздуха внешней среды;

– характеристик смежных строений объекта.

При отоплении загородного дома учитываются тепловые потери объекта и только потом тепловые потери, связанные с инфильтрацией воздуха.

Тепловая характеристика рассчитывается по формуле:

qo = Qb (V. /\t) – 1 = Qb [V(ti – te)] – 1 (W.m – 3.K – 1),

где qo – тепловая характеристика здания (W.m – 3.K – 1);

Qb – тепловые потери здания (W);

/\t = (ti – te) – разница температур воздуха внутренней и внешней среды (К);

V – смежные помещения (т“”).

Отопительная система должна удовлетворять широким комплексным требованиям, которые характеризуются:

– энергетическими требованиями;

– экономической эффективностью;

– экологической обстановкой.

Отопительные системы по источнику тепла разделяются на:

– центральные (котельная на твердом, жидком, газовом топливе);

– децентрализованные (прямообогревающие устройства).

По дистрибьюции тепла отопительные системы делятся на:

– водяные (с горячей, теплой водой, низкотеплотные);

– паровые (среднего и низкого давления).

– тепловоздушные.

По способу передачи тепла отопительные системы бывают:

– конвекционными (отопительные элементы, тепловоздушные, проветривающие и климатизационные устройства);

– лучистыми.

Лучистые системы, в свою очередь, разделяются на следующие группы:

– светлые излучатели;

– темные;

– супертемные (излучатели, излучающие панели).

Выбор отопительной системы в значительной мере зависит от следующих факторов:

– выбор источника тепла и типа топлива;

– способ дистрибьюции тепла;

– характер отапливаемого помещения;

– способ передачи тепла в помещении.

Исходя из вышеприведенных требований, решение по использованию того или иного типа отопительных систем следует принимать, опираясь на потребности пользователя, что гарантирует высокое эксплуатационное качество в отапливаемом помещении.

Из всего сказанного выше можно сделать вывод, что вопреки необходимости решать эти проблемы комплексно доминирующим остается способ передачи тепла от отапливающего элемента или панели в отапливаемое пространство помещения с использованием конвекционной или лучистой системы.

Различный физический принцип передачи тепла и вещества, в случае конвекционного и лучистого отопления, предполагает, что при расчете потребности в тепле для отопления необходимо учитывать все физические законы, которые характеризуют передачу тепла конвекцией и излучением.

При использовании систем конвекционного отопления температура стен (tu) ниже температуры воздуха (tv). tu тем ниже tv, чем хуже теплоизоляционные свойства строительных материалов, использовавшихся при возведении дома, а также, чем ниже внешняя температура (te).