Температурные условия помещений при постоянной температуре во всех точках его объема
Это условие, очевидно, наиболее благоприятно как в отношении температуры, формирующейся на окружающих поверхностях и в воздушном пространстве, так и в отношении теплопотерь и теплоотдачи отопительных экранов. На практике можно обеспечить лишь приближение к таким условиям, но достичь их невозможно. В данном случае уравнения теплового баланса можно записать в следующем виде.
Поскольку в табл. 26.4 известны радиационная ts и результирующая tR температура, можно вычислить и коэффициент теплообмена на поверхности отопительного экрана по формуле (26.55), который, как и ранее, сравнивается со значениями, полученными по зависимостям (25.6) и (25.15) — (25.17).
Ниже дан анализ расчетов по двум вариантам зданий.
Температурные параметры и условия теплопоступления при использовании отопительных экранов с теплоизоляцией на верхней стороне. При рассмотрении данного случая были сделаны следующие выводы.
1. Теплопотери лишь в очень малой степени зависят от соотношения принятой площади и температуры поверхности отопительного экрана. Несколько большие теплопотери наблюдаются при установке экрана с малой площадью и высокой температурой поверхности.
2. При использовании отопительных экранов, снабженных теплоизоляцией, при коэффициенте облученности плоскости экрана на пол Ф5_Р0,25 — 0,30 действительные теплопотери меньше теоретических (рис. 26.1).
При поверхностном анализе представляется неожиданным, что при равномерном распределении температуры воздуха в помещении с потолком и стенами, оснащенными слабой теплоизоляцией, теплопотери меньше, чем при использовании ограждающих конструкций с хорошей теплоизоляцией. Это объясняется тем, что отопительные экраны, изолированные сверху, излучают в сторону потолка лишь очень небольшое количество теплоты, и теплопотери через потолок ничтожно малы. Большая часть излучения доходит до пола, коэффициент теплопередачи которого на порядок меньше, чем у остальных поверхностей. Однако энергия теплового излучения значительна именно из-за компенсации теплопотерь через стены и потолок, и это определяет радиационную температуру и в конечном итоге результирующую температуру, от которой зависит самочувствие человека.
Необходимо объяснить также, почему теплопотери получаются наименьшими при коэффициенте облученности Ф5_Р = 0,65 — 0,45. Ведь при этом устанавливается такое соотношение между тепловой энергией, излучаемой по направлению к полу, радиационной температурой и результирующей температурой, которое решающим образом определяет самочувствие человека, находящегося в помещении. При бесконечно большой площади в плане коэффициент облученности плоскости отопительных экранов на пол равен единице и влияние стен на человека исключается, но из-за малых теплопотерь температура поверхности отопительных экранов настолько малы, что, с точки зрения обеспечения желаемой радиационной температуры, это приводит к более неблагоприятным последствиям, чем преимущества, получаемые благодаря исключению охлаждающего влияния поверхностей стен. При Ф5-Р0,35, т. е. при незначительном излучении, направленном к полу, больше теплоотдача в направлении боковых стен и их коэффициент облученности на человека, что оказывает на радиационную и результирующую температуру отрицательное воздействие.
Все сказанное выше, естественно, , не означает, что с точки- зрения техники отопления оптимальными были бы такие размеры здания, при-которых коэффициент,облученности потолка (и соответственно плоскости отопительных экранов, находящихся под потолком) на пол должен находиться в пределах 0,65—0,45.
Это говорит только о том, что в данном случае наблюдается наибольшая экономия по сравнению с теоретическим случаем. Нельзя сказать также, что в здании павильонного типа со слабой теплоизоляцией капитальные затраты и эксплуатационные расходы были бы меньше. Просто в этом случае по сравнению с теоретическими теплопотерями помещения с отопительными экранами, снабженными сверху теплоизоляцией, предполагая температуру воздуха равномерно распределенной, можно обеспечить большую экономию, чем в зданиях павильонного типа с хорошей теплоизоляцией. Зная это, можно для конкретных условий при экономическом сопоставлении вариантов найти оптимальное решение.
3. Сравнение фактических коэффициентов теплообмена на поверхности отопительных экранов, получаемых по зависимости (26.87), с коэффициентами, вычисляемыми по уравнениям (25.6) и (25.15) — (25.18), иллюстрируется рис. 26.2. Из рисунка видно, что фактические коэффициенты теплообмена более всего отличаются от расчетного для зданий со слабой теплоизоляцией при Ф5р«0,5. ДЛЯ зданий с хорошей теплоизоляцией это отличие меньше.
Изложенные здесь выводы наглядно показывают преимущества применения лучистого экранного отопления вообще, и, в частности, в зданиях со слабой теплоизоляцией.
Температурные параметры и условия теплопоступления при использовании отопительных экранов без теплоизоляции. С точки зрения распределения температуры и теплопотерь в зданиях павильонного типа при использовании в них отопительных экранов без теплоизоляции нельзя ожидать таких же благоприятных результатов, какие обеспечивает применение изолированных экранов. Напротив, можно ожидать общего увеличения теплоотдачи отопительных экранов из-за отсутствия теплоизоляции их верхней поверхности. Необходимо напомнить здесь о том, что, согласно п. 26.1.2, система отопления может быть устроена таким образом, что отопительный экран будет излучать теплоту только в направлении потолка.
Результаты решения рассмотренной системы уравнений (26.69) — (26.77) при р=1, а также уравнения для определения теплоотдачи отопительного экрана для удобства сопоставления приведены в сводной табл. 26.6. Из этой таблицы можно сделать следующие выводы.
1. Влияние на теплообмен в помещении соотношения площади- греющей поверхности и соответствующей температуры такое же, как и при использовании отопительных экранов с теплоизоляцией, т. е. здесь также выгодно применять экраны меньшей площади, но с более высокой температурой поверхности.
2. Теплопотери и соответственно показатель е (кривые а и с на рис. 26.3), характеризующий действительные теплопотери в сравнении с теоретическими, здесь выше. Форма кривой при 0,4 почти не зависит от того, хорошей (кривые а и а) или плохой (кривые с и с) теплоизоляцией снабжено здание; интересно, что в рассматриваемом случае систематически наблюдаются большие теплопотери в зданиях павильонного типа с более слабой теплоизоляцией.
При 0,4 И ниже разница между теплопотерями в зданиях павильонного типа со слабой и хорошей теплоизоляцией заметно возрастает. При 0,15 она настолько велика, что возможность применения лучистого отопления в зданиях с такими соотношениями размеров даже при равномерном распределении воздуха становится сомнительной. При 0,65 — 0,45 кривые имеют такой же характер и для отопительных экранов, снабженных теплоизоляцией.
На рис. 26.3 показано также изменение величины е,г (кривые а и с). В здании с хорошей теплоизоляцией е1г несколько меньше, чем е, а в здании со слабой теплоизоляцией str намного больше е.
Однако при оценке ztr нельзя не учитывать, что лучистое отопление экранами обеспечивает внутреннюю результирующую температуру, равную t,, которая взята за основу при вычислениях по действующему стандарту.
3. Коэффициент теплообмена на поверхности отопительных экранов (рис. 26.4) изменяется так же, как и для экранов с теплоизоляцией. При Ф5_р=0,3 — 0,25 коэффициент теплообмена обычно больше или равен значениям, вычисляемым по зависимостям (25.6) и (25.15) —(25.18).
Вообще фактический коэффициент теплообмена на поверхности неизолированных отопительных экранов близок к величине, вычисляемой по упомянутым выше формулам. По абсолютному же значению при одинаковой температуре отопительного экрана он фактически не достигает в исследовавшихся случаях удвоенного значения, получаемого для варианта без изоляции, хотя зависимости (25.6) и (25.15) — (25.18) для неизолированных отопительных экранов дают величину, вдвое большую, чем для экранов, снабженных теплоизоляцией на верхней стороне. Причину этого следует искать в несоответствиях в обоих вариантах значения радиационной температуры, характеризующей комфортное самочувствие человека.
При применении изолированного отопительного экрана почти все теплопотери компенсируются теплоотдачей с нижней стороны, обращенной к рабочей зоне, поэтому ее поверхность при равной температуре больше, чем у неизолированных экранов. Вследствие этого член из-за увеличения ПРИ расчете радиационной температуры больше. Это в конечном итоге повышает результирующую температуру tR и соответственно уменьшает разность ts — tR и увеличивает коэффициент теплообмена as¦
