Прямое газовое отопление больших пространств

Предисловие

Цель этого издания - дать четкие технические принципы проектирования газового отопления больших пространств и выбора устройств, которые помогут специалистам ориентироваться в этой проблеме.

Кроме технического подхода к проблеме использования и определения размеров рассмотрены наиболее часто встречающиеся ошибки проектирования, а также перспективы развития. Пользование пособием упрощено тем, что разделы можно читать независимо.

Отопление излучением

Физические принципы

Цель отопления - обеспечение приятного ощущения тепла, которое по определению Бедфор-да есть: "субъективное ощущение человека, которое основано на комплексном влиянии".

Субъективное ощущение состоит из нескольких, частично селективных и частично аддитивных эффектов. Такими являются, например, температура воздуха, скорость, одежда и пр. Среди доминирующих эффектов находятся излучение окружающих плоскостей, что дает основу радиационного отопления. Значение радиационных условий с точки зрения отопления очевидно, если учитывать основные способы теплоотдачи тела человека, так как отопление должно компенсировать эти теплопотери, т.е. поддерживать в равновесии ощущение комфорта.

Основные пути теплопотерь человека: конвекция, кондукция, излучение и испарение. Доля кондуктивных теплопотерь небольшая, ее можно рассматривать одновременно с конвективными теплопотерями. Отношение трех способов теплоотдачи в отапливаемом пространстве при нормальных обстоятельствах обычно такое: (Рабнер)

  • конвекция 30 - 35%
  • излучение 40 - 45%
  • испарение 20 - 25%

Видно, что наиболее характерный фактор теплопотерь - излучение. Теплопотери излучением возникают, когда окружение - в первую очередь контурные размеры здания - более холодные чем тело человека. Если увеличить среднюю температуру окружения (напр. за счет излучателей высо-кой температуры), то теплопотери за счет излучения падают и можно добиться ощущения тепла, не увеличивая температуры воздуха. Таким образом эффект отопления достигается так, что температу-ра воздуха, а значит и теплопотери в пространстве не меняются, в то время как по ощущению пребывающего в этом пространстве человека температура в пространстве пребывания увеличилась.

Если теплоотдача отопительных устройств содержит компоненту излучения, то находящемуся в пространстве человеку кажется, что температура окружения выше, чем если бы это же полезное тепло передавалось конвекционным способом. Температура, которая находящимся в отапливаемом пространстве кажется выше при отоплении с помощью излучения, называется температурой ощущения или исходной температурой или иногда результирующей температурой, а значение температуры, измеренное традиционным образом с помощью термометра называется температурой воздуха. Разность двух значений температур определяет увеличение ощущения тепла за счет излучающего отопления. Этот эффект определяет принцип использования изучающих тел для отопления. Основные закономерности излучающего теплообмена следующие:


Абсолютно черное тело

Абсолютно черное тело полностью поглощает все падающее на него тепло, в то же время его эмиссия (излучение) наибольшее ?=1.

В действительности абсолютно черных тел нет, поэтому значение. меняется от 0 до 1 в зави-симости от вещества и температуры.

Закон Стефана-Больцмана:

Теплообмен излучением:

Основное соотношение теплообмена с помощью излучения для практического применения:

Es = ?Cs (T/100) 4

Поскольку излучающий теплообмен взаимообусловлен, то и более холодное тело будет излучать согласно приведенной выше формуле. Теплообмен равен разности между двумя значениями. Для площадей 1 м2, находящихся бесконечно близко друг к другу (облучают только друг друга) величина теплообмена:

Q = ?1 Сs (T1/100) 4 - ?2 Cs (T2/100) 4

Для практических целей (для оценки) теплоотдача излучающих тел без вывода:

Q = F1 ?1 Сs [(T1/100) 4 - (Т2 /100) 4 ], где

Q = переданная энергия излучающего тела

F1 = поверхность излучающего тела в м 2

?1 = фактор эмиссии излучающего тела

Сs = 5,78 Bт/м 2 K 4

T1 = температура поверхности излучающего тела в К

Т2 = температура окружения (помещения) в К.

Условие применимости соотношения: температура излучающего тела должна быть не менее 150°С (423К), а температур окружения - нормальная температура помещения.

Например, для оксидированной трубы с алюминиевым покрытием (? = 0,95) длиной 1м ? 100 мм (F=0,314 м 2 ) температурой 400°С (673 К) при температуре окружения 27°С (300К):

Q = 0,314 х 0,95 х 5,78[(673/100) 4 - (300/100) 4 ] = 3397 Вт.

Та же труба при 800°С излучает 22715 Вт.

По материалам сайта: http://ludvik-s.com