Солнечное отопление загородного дома - Распределение температур при лучистом и тепловоздушном отоплении

Распределение температур при лучистом и тепловоздушном отоплении в зависимости от высоты.

Вторым отрицательным результатом бывает так называемый каминный эффект, который увеличивает обмен воздуха в помещении. Мощность центрального отопления должна покрывать тепловые потери всей цепочки производства, дистрибьюции и обмена тепла.

Если потребление газа для производства тепловой энергии в котлах – 100%, потери в самом источнике тепла составляют 15% в виде воды и 20% в виде пара от всего количества энергии.

Лучистая отопительная система состоит из тепловых устройств – излучателей, которые помещаются над отопливаемой площадью. После включения и согрева на номинальную температуру излучатели начинают излучать электромагнитные волны, которые с небольшими потерями проходят через воздух, попадают на пол и преобразуются в тепло. Это значит, что воздух обогревается вторично, но уже от пола, который таким образом становится самым теплым местом в объекте. Излучатели с выгодой можно размещать только над местом, где находятся люди, чтобы обеспечивать им необходимые температурные условия, то есть образовывать температурные зоны без отделения их перегородками. Образование необходимых температурных режимов в этих зонах способствует снижению потребления газа от 70 до 30%.

Температурный градиент в зависимости от высоты при лучистом отоплении приближается к требованиям идеального отопления. В этом случае температура воздуха на уровне головы человека ниже, чем при тепловоздушном отоплении. Данная температура воздуха определяет преимущество использования лучистого отопления, так как для обогрева пространства требуется более низкая мощность; это видно из следующего уравнения тепловых потерь объекта:

Qo = E [kj . Sj . (ti – te)]

При тепловоздушном отоплении значительная площадь конструкции помещения противостоит температурной разнице внутренней и внешней температур:

/= (ti – te),

где /= 30° С – (–20° С) = 50° С.

При лучистом отоплении разница температур составляет:

/= 17° C – (–20° C) = 37° C.

Так как площадь конструкции и коэффициент прохождения тепла для обоих случаев одинаковы, соотношение тепловой мощности будет равняться соотношению /. В процентном отношении тепловая мощность лучистого отопления для покрытия тепловых потерь конструкции будет составлять только 74% от значения для тепловоздушной системы. Таким образом, комплексное сравнение гораздо сложнее, но оно соответствует среднему отношению тепловых мощностей, которые на практике составляют 80%.

Более низкая температура воздуха позволяет передавать биологическое тепло, которое образуется во время работы, и тем самым предотвращает перегрев организма.

Этот феномен лучистого отопления наступает в результате физической передачи тепла, где лучи-стый поток образует добавку тепла к температуре воздуха, ощущаемого человеком. Очень упрощенно это можно описать следующим уравнением:

tp = tv + ts (° С),

где tp – температура, ощущаемая человеком;

tv – температура воздуха;

ts = Is.0,072;

Is – интенсивность лучистого потока, а число 0,072 – эмперически полученная константа. Согласно этому равенству лучистый поток с интенсивностью 100 Wm-2 дополнительно повышает температуру на 7,2° С. Таким образом, для того чтобы получить температуру 18° С при лучистом потоке 100 Wm-2, после ввода значений в уравнение получается:

tp = tv + Is.0,072;

18оC = tv + 100 Wm – 2.0,072;

tv = 18°C–.7,2°C.

Данный расчет в таком виде является только показательным и предназначен для понимания физиче-ского принципа. Рассчитать с его помощью тепловую мощность невозможно, так как он не учитывает остальных условий, которые для этого расчета необходимы.

При отоплении излучателями в качестве прямо-обогревающих устройств не учитываются потери, связанные с дистрибьюцией тепла. Таким образом, использование газа представляется более целесообразным.

Общая энергетическая экономия топлива при лучи-стом отоплении может достигать 70% относительно сравнительной паро– и тепловоздушной отопительных систем.

Использование лучистых отопительных систем как прогрессивных и эффективных систем отопления предоставляет определенные выгоды с точки зрения образования рабочей среды.

1. Централизованное использование природного газа обеспечивает легкость его применения и более удобное регулирование температур в помещении.

2. Температура воздуха на уровне пола на 2–3° С выше, чем на высоте 1,5 м над полом.

3. Более равномерным способом распределяется температура по всей высоте отапливаемого объекта между газовым излучателем и полом.

4. При использовании лучистого отопления нет движения пыли.

5. Лучистое отопление является экологически без-опасным.

6. Не требует применения воды.

7. Лучистая система, по сравнению с тепловоздушной, работает практически бесшумно.

8. Лучистая отопительная система не может замерзнуть.

9. Обогрев помещения достигается за 10–25 минут.

10. Легкий монтаж и ремонт.

Недостаток лучистого отопления: лучистую отопительную систему нельзя использовать в помещениях, где существует опасность возникновения пожара.