Тепловой режим наружных ограждающих конструкций в зданиях с лучистыми системами отопления на базе инфракрасных излучателей Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

• «Наука. Мысль: электронный периодический журнал»^ Научный журнал • № 5. - 2017

• «Science. Thought: electronic periodic journal» • scientific e-journal •

Секция «Строительство. Экология. Транспорт»

УДК 697.7

ТЕПЛОВОЙ РЕЖИМ НАРУЖНЫХ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ В ЗДАНИЯХ С ЛУЧИСТЫМИ СИСТЕМАМИ ОТОПЛЕНИЯ НА БАЗЕ ИНФРАКРАСНЫХ ИЗЛУЧАТЕЛЕЙ

А.А. Смыков, Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет (Нижний Новгород, Россия), e-mail: [email protected]

Аннотация. Проведены исследования по тепловому и температурному режиму наружных ограждающих конструкций под воздействием инфракрасного излучения. Проведены численный и натурный эксперименты. Проведена оценка точности существующих методов расчета теплофизических характеристик наружных ограждающих конструкций в зданиях с системами отопления на базе инфракрасных излучателей.

Ключевые слова: теплофизика; ограждение; отопление; инфракрасное излучение; лучистое отопление; излучатель.

THERMAL REGIME OF EXTERNAL ENCLOSING CONSTRUCTIONS IN BUILDINGS WITH LUMID HEATING SYSTEMS BASED ON INFRARED

RADIATORS

Abstract. The author presents the study of heat and temperature outer enclosing structures under the influence of infrared radiation.Numerical and field experiments are provided. Thestudy provides the evaluation of accuracy of existing methods of calculation of thermophysical characteristics of external enclosing constructions in buildings with heating systems based on the infrared emitters.

Keywords: thermophysics; enclosure; heating; infrared-radiation; radiant heating; radiator.

В настоящее время в связи с выходом Федерального закона № 261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности» поставлена задача снижения энергозатрат на отопление производственных зданий. В современных условиях промышленного производства зачастую только малая часть площадей цехов используется для работы оборудования, обслуживаемого персоналом, и, следовательно, требует поддержания определенного теплового режима. В системах отопления на базе ИИ подача теплоты в рабочую зону осуществляется направленным тепловым излучением, инфракрасное излучение нагревает непосредственно поверхность кожи людей, животных. Так как воздух не поглощает инфракрасное излучение, а лишь рассеивает его, то большая часть энергии аккумулируется в приповерхностных слоях ограждающих конструкций и затем используется для формирования конвективных потоков, обеспечивающих нагрев воздуха рабочей зоны. Перспективность использования инфракрасных излучателей (ИИ) достаточно очевидна [1].

Нами было проведено исследование температурного режима наружных ограждающих конструкций в зданиях с системами отопления на базе ИИ, в результате которого были получены диаграммы, где наглядно показано различие температурного режима в случаях с применением систем конвективного и лучистого отопления.

» «Наука. Мысль: электронный периодический журнал»^ Научный журнал • • «Science. Thought: electronic periodic journal» • scientific e-journal •

№ 5. - 2017

В качестве начальных условий было принято, что Wo6 = 5000, 10000, 20000 Вт; /

общ

м; /точ = 0,1 м (равно диаметру трубопровода исходного ИИ); к = 0,33 Шм2°с; значения радиуса г и угла ф варьируются в зависимости от параметров помещения; было принято, что высота помещения Н = 10 м, расстояние от ИИ до ближайшей стены I = 5, 10 м.

Рис. 1. Температурный режим в помещении при лучистом отоплении (вариант с «темными» газовыми ИИ)

Рис. 2. Графическое представление результатов теоретического исследования теплового и температурного режимов наружной ограждающей конструкции на основе зависимостей, приведенных в [3] (мощность излучателя жобщ = 20 кВт, I = 5 м)

На базе ФГБОУ ВПО «ННГАСУ» и лаборатории кафедры отопления и вентиляции нами был произведен натурных опыт. В качестве ИИ для проведения эксперимента был выбран бытовой инфракрасный обогреватель марки 8саг!ей8С-250, с номинальной мощностью излучателя 0,9 кВт. В качестве измерительной аппаратуры использовались: для определения температуры в данной точке наружной ограждающей конструкции тл - прибор «Теплограф»,

» «Наука. Мысль: электронный периодический журнал»^ Научный журнал • • «Science. Thought: electronic periodic journal» • scientific e-journal •

№ 5. - 2017

для определения температуры воздуха в помещении * и на улице - термоанемометр марки CEM 07-318.

В результате проведенного натурного опыта были получены результаты по температурному режиму наружной ограждающей конструкции до облучения и после, эти данные приведены на рис. 3.

Рис. 3. Графическое представление результатов натурного опыта (r = 0,6 м)

Заключение. Проведено теоретическое и экспериментальное исследование теплового и температурного режимов наружных ограждающих конструкций в зданиях с лучистыми системами отопления. Проведен теоретический подсчет количества поглощаемой энергии облученной поверхности при различных геометрических характеристиках помещения и различных мощностях ИИ. Также проведен теоретический подсчет и практическое исследование влияния облучения на изменение температурного режима облученной наружной ограждающей конструкции.

По результатам исследования можно сделать следующий вывод: температура облученной поверхности в зданиях с лучистым отоплением будет заведомо выше, чем температура окружающего воздуха, хотя при расчете по общепринятой методике [2] температура поверхности принимается ниже температуры воздуха.

Литература:

1. Бодров В.И., Смыков А.А. Теплофизические характеристики теплового контура зданий с газовыми инфракрасными излучателями // Сантехника, отопление, кондиционирование, энергосбережение. 2014. №7(151). С. 52-55.

2. Богословский В.Н. Строительная теплофизика (теплофизические основы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха): Учебник для вузов. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Высшая школа, 1982. 415 с.

3. Михеев М.А., Михеева И.М. Основы теплопередачи. М.: Машиностроение, 1980. 320

с.

• «Наука. Мысль: электронный периодический журнал»^ Научный журнал • № 5. - 2017

• «Science. Thought: electronic periodic journal» • scientific e-journal •

References:

1. Bodrov V.I., Smykov A.A. Teplofizicheskie harakteristiki teplovogo kontura zda-nij s gazovymi infrakrasnymi izluchateljami // Santehnika, otoplenie, kondicionirovanie, jenergosberezhenie. 2014. №7(151). S. 52-55.

2. Bogoslovskij V.N. Stroitel'naja teplofizika (teplofizicheskie osnovy otoplenija, ventiljacii i kondicionirovanija vozduha): Uchebnik dlja vuzov. 2-e izd., pererab. i dop. M.: Vysshaja shkola, 1982. 415 s.

3. Miheev M.A., Miheeva I.M. Osnovy teploperedachi. M.: Mashinostroenie, 1980. 320 s.

— • —

Сведения об авторе

Александр Анатольевич Смыков, магистрант, Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет (Нижний Новгород, Россия).

— • —