СИСТЕМА «РАДИСЕКВЕНТ»
Дьёрдь Макара, занимаясь вопросами вентиляции зданий павильонного типа с лучистым отоплением, разработал систему «Радисеквент» [120]. Она представляет собой остроумное решение вентиляции холодным воздухом, скомбинированной с лучистым отоплением, обеспечивающее экономию энергии. Суть этого решения в следующем.
При подборе температуры приточного воздуха ta наиболее приемлемым представляется такое решение, когда воздух подают подогретым до результирующей температуры tR в рабочей зоне, поскольку при этом возникает элементарная, легко регулируемая квазиизотермическая вентиляция. Место ввода и подачи свежего воздуха можно выбрать с учетом традиционных решений, применяемых в вентиляционной технике.
Способ регулирования системы весьма простой (рис. 50.1): теплоподача лучистого отопления Qrad изменяется регулятором Rrad по температуре в здании t & а теплопроизводительность Qvent на подогрев воздуха — регулятором Rvent по температуре приточного воздуха t0. Такое решение ниже будет называться лучистым отоплением с изотермической вентиляцией, а проще — изотермической системой.
Когда лучистое отопление полностью выключено регулятором, так как, например, внутренние теплопоступления компенсируют теплопотребность не только для отопления, но и для подогрева свежего воздуха, целесообразно, чтобы регулятор температуры Rrad уменьшал и теплопроизводительность Qvent (это действие на рис. 50.1 не показано).
Другая, менее приемлемая, но заслуживающая внимания возможность существует, когда при уменьшении теплопотребности для отопления вначале лучистое отопление работает с неизменной производительностью Qrad = const и при этом уменьшается производительность Qvent (рис. 50.2). Это означает, что воздух подается при температуре, которая ниже температуры в помещении и подогревается до внутренней температуры tt за счет избытка теплопроизводительности лучистого отопления и, возможно, за счет внутренних теплопоступлений.
Уменьшение теплоподачи лучистого отопления Qrad осуществляется только при условии, что температура приточного воздуха t0 достигла минимальной температуры t0,mm, вызывающей ощущение сквозняка, или температуры наружного воздуха ta.
Рассмотрим такие виды системы «Радисеквент», где вентиляционный воздух подается в пространство под потолком и удаляется снизу, из рабочей зоны, а лучистый поток направляется сверху, в рабочую зону. Ниже сопоставляются условия, формирующиеся в помещении, при использовании такой системы лучистого отопления, скомбинированной с воздушным отоплением и с изотермической вентиляцией. При этом в формировании температуры поверхностей ограждающих конструкций и лучистых отопительных приборов, а также температурных полей воздуха и внутренних воздушных потоков имеется существенная разница, и поэтому для обеспечения одних и тех же комфортных требований требуется различный расход энергии. Формирование температурных условий показано на рис. 50.3.
Для простоты будем считать здания павильонного типа лишенными технологических источников теплоты, а также примем, что формирование внутренних условий в стационарных режимах является линейной функцией разности внутренней результирующей температуры tR и средней наружной температуры ta.
Пренебрежем в первом приближении изменениями подвижности воздуха в рабочей зоне и их влиянием на теплоощущение. Предположим в качестве условия одинакового теплоощущения, что результирующая температура формируется из результирующей радиационной температуры внутренних поверхностей ts и температуры воздуха в рабочей зоне U согласно зависимости =0,55+ 0,45
В здании павильонного типа с воздушным отоплением, скомбинированным с вентиляцией (см. рис. 50.3, а), результирующая радиационная температура ts равна результирующей температуре внутренних поверхностей ограждающих конструкций которая при хорошо отрегулированном воздушном отоплении имеет тенденцию к повышению в зависимости от повышающейся наружной температуры tu. В рабочей зоне должна формироваться еще более высокая температура воздуха ti (выше, чем результирующая температура, которую требуется поддерживать на постоянном уровне). Из-за расслоения внутренней температуры в данном случае воздух, удаляющийся из пространства под потолком, имеет еще более высокую температуру t2.
Таким образом, заштрихованная на рис. 50.3, а разность между температурой удаляемого воздуха t2 и температурой наружного воздуха ta пропорциональна теплопроизводительности QVeni, необходимой для подогрева постоянного количества вентиляционного воздуха.
При лучистом отоплении, скомбинированном с вентиляцией (см. рис. 50.3, бив), результирующую радиационную температуру ts, более высокую, чем результирующая температура стены tw, создает температура поверхности лучистых отопительных приборов tH, и температура ts на рисунке должна находиться выше кривой результирующей температуры tR. Линия температуры воздуха в рабочей зоне (и в то же время вытяжного воздуха) t{ расположена под линией результирующей температуры ts. Заштрихованная область, обозначающая разность температуры, пропорциональную теплопотребности на нагревание вентиляционного воздуха, показывает преимущество рассматриваемой системы по сравнению с предыдущей.
Наиболее заметная разница между схемами регулирования двух упомянутых систем отопления и вентиляции связана с условиями формирования тепловой радиации в здании павильонного типа. С повышением средней наружной температуры ta внутренняя температура поверхностей ограждающих конструкций t& поднимается в каждом из этих двух случаев. Однако температура tH поверхности лучистых отопительных приборов в изотермической системе снижается, а в системе «Радисеквент» вначале остается неизменной, а затем также интенсивно снижается, но остается выше, чем в изотермической системе. Аналогично изменяется и результирующая радиационная температура ts.
Из всего сказанного вытекает, что для обеспечения одинакового теплоощущения с помощью системы «Радисеквент», имеющей в режиме неполной нагрузки всегда более высокую результирующую радиационную температуру ts, в рабочей зоне следует поддерживать более низкую температуру воздуха. В соответствии с этим и на подогрев вентиляционного воздуха, удаляющегося при более низкой температуре, надо тратить меньше тепловой энергии. •Кроме того, при лучистом отоплении меньше и трансмиссионные теплопотери. Существенные расхождения имеются и между условиями формирования воздушных потоков, образующихся в здании, и распределением температуры воздуха.
В изотермической системе на формирование воздушных потоков и температуры влияют только условия подачи воздуха. В системе же «Радисеквент» важны кроме этого и аэродинамические условия, определяющие перемещение воздушных потоков за счет гравитационных сил и возникающие вследствие наличия сильно нагретых и охлажденных поверхностей и воздушных потоков.
Холодный воздух, подаваемый в пространство под потолком, постоянно охлаждает его. Это охлаждение уменьшает расслоение внутренней температуры по вертикали, и даже в случае достаточно интенсивного воздухообмена может опрокинуть обычный процесс расслоения температуры в помещении по вертикали, т. е. под потолком воздух может быть холоднее, чем в рабочей зоне (см. рис. 50.3, в). Это состояние возникает в результате постоянного движения вверх воздуха, нагревающегося на облучаемой плоскости пола, и сверху вниз — смешанного воздуха, охлажденного свежим приточным воздухом. Воздушный поток, направленный сверху вниз, усиливается и тем, что вытяжка устроена на уровне рабочей зоны.
Естественно, в том случае, когда количество приточного воздуха приблизительно равно количеству инфильтрующегося в помещение воздуха или меньше его, может случиться так, что охлаждающего воздействия холодного воздуха, подаваемого в пространство под потолком, будет недостаточно для изменения направления внутренних воздушных потоков, и приточный воздух будет уходить наружу через верхние щели и проемы. При этом более приемлемым представляется подавать приточный воздух не в верхнюю, а в нижнюю зону помещения и там же устраивать вытяжку.
Теплота удаляемого из помещения воздуха, естественно, может быть утилизирована с помощью промежуточного воздухо-воздушного теплообменника экономичных размеров. Охлажденный в утилизаторе воздух можно выпускать под окном, т. е. использовать для улучшения теплозащиты здания (рис. 50.3, г).
При веденные соображения требуется еще проверить на практике, однако уже сейчас можно утверждать, что верхняя подача значительного количества холодного воздуха уменьшает расслоение внутренней температуры и улучшает вентиляцию в рабочей зоне. Уменьшение же расслоения температуры по вертикали приводит к экономии энергии. Необходима также проверка данного решения с точки зрения теплоощущения.
