Страница 27 из 32
Влияние лучистого отопления на человека можно сравнить с прогулкой в солнечный весенний день. Температура воздуха еще не достаточно высокая, однако солнечные лучи уже согревают землю, и человек ощущает их как приятное тепло.
Упомянутое выше равенство между температурами воздуха и предметов в обоих случаях действительно только в домах с качественной теплоизоляцией.
Приведенные свойства можно отобразить следующим образом:
1. Передача тепла конвекцией: tv > tр.
2. Передача тепла: конвекционное тело – согревание воздуха – согревание человека.
3. Передача тепла излучением: tv < tр.
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
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.
Оценка потребления энергии
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“”).
Классификация отопительных систем
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.