Наиболее ярким примером передачи тепла от одного тела другому с помощью излучения представляют собой Солнце и Земля: тепло, излучаемое Солнцем, проходящее через космический вакуум и атмосферу, достигает поверхности Земли именно в результате эффекта излучения. Излучающее тело отдает свою энергию в виде тепла, вследствие чего его температура уменьшается; и наоборот, если поверхность какого-нибудь тела подвергается тепловому излучению, то тело, поглощая энергию, увеличивает свою температуру.
В традиционных системах отопления (конвективное отопление) случается, что температура воздуха в районе потолка заметно выше, чем в районе пола, так как более теплый воздух поднимается вверх, что ведет к неравномерности распределения температуры по высоте и непроизводительным потерям тепла в районе кровли. Это заставляет проектировщиков увеличивать мощность установки в зависимости от высоты помещения.
В установках лучистого отопления вследствие направленного излучения в нижнюю зону помещения и передачи тепла непосредственно обогреваемым поверхностям, а не воздуху, отсутствует необходимость приращения мощности установки в расчете на высоту помещения. Отсутствие застоя теплого воздуха в районе кровли способствует уменьшению теплопотерь помещения и созданию более комфортных условий для помещения. Кроме этого, в помещениях, отапливаемых приборами лучистого отопления, температура воздуха может быть немного ниже традиционно расчетной, в то время как поверхности стен и оборудования имеют температуру выше, что в целом дает то же ощущение комфорта для людей в помещении.
Системы лучистого отопления не нуждаются в промежуточном материальном теплоносителе, здесь осуществляется прямой нагрев. В то время как в традиционных конвективных системах происходит трехступенчатый нагрев помещения (котел нагревает воду, вода – радиаторы, радиаторы – воздух в помещении) что влияет на величину КПД установки.
Все это позволяет значительно сократить мощность отопительной установки,
поскольку расчетные теплопотери практически являются эквивалентом требуемой мощности.
В качестве иллюстрации энергоэффективности и энергосбережения лучистых систем может быть рассмотрен пример теплотехнического расчета и сравнения тепловых нагрузок при лучистом отоплении и при использовании традиционного конвективного отопления. Расчет сделан для небольшого помещения производственного цеха для ООО "Окна-Илвер", имеющего двухскатную кровлю (сэндвич) толщиной 150 мм, наружные стены толщиной 600 мм (кирпич+металл+утеплитель).
| Тепловые характеристики | Данные по проекту | Результаты | ||
| Отопительный период (сут) | 218 | Длина (м) | 66 | |
| Расчетная температура наружного воздуха °С (Tн) | -34 | Ширина (м) | 21 | |
| Расчетная температура внутреннего воздуха °С (Tв) | 18 | Высота (м) | 6 | |
| Температура воздуха при системе лучистого отопления °С | 15 | Высота в коньке (м) | 8,5 | |
| Температура воздуха при системе традиционного воздушного отопления °С | 21 | Объем (м³) |
10 048,5 | |
| Кратность воздухообмена | 0,5 | Площадь окон (м²) | 42 | |
| Число рабочих смен | 1 | Площадь ворот (м²) | 84,0 | |
| Категория пожароопасности | В2 | Площадь остекления кровли (м²) | - | |
| Топливо | метан | Тепловые мостики | 318 |
2. Теплопотери при системе лучистого отопления
| Площадь | м² | K (Ккал/ м² ° С) | DT° | Теплопотери (Ккал) |
| Пол | 1386 | 0,50 | 52 | 36 036,0 |
| Кровля | 1233 | 0,85 | 52 | 54 497,8 |
| Наружные стены | 792 | 1,24 | 52 | 51 068,2 |
| Окна | 42 | 1,43 | 52 | 3 123,1 |
| Ворота | 84 | 2,09 | 52 | 9 129,1 |
| Тепловые мостики | 318 | 0,31 | 52 | 5 126,2 |
| ИТОГО: |
|
|
| 158 980,4 |
| Итого с инфильтрацией | 10% |
|
| 174 878,4 |
| Воздухообмен | 74 102,7 | |||
| Ориентация | 10% | 6 332,0 | ||
| Инерционность системы | 4% | 10 212,5 | ||
| ВСЕГО: |
|
| Kкал | 265 525,6 |
| Эффективность системы | 0,92 |
| Kкал | 288 614,8 |
| С коэфф. 0,86(ккал/Вт) | 0,86 |
| КВт | 336 |
3. Теплопотери при системе традиционного воздушного отопления
| Площадь | м² | K (Ккал/ м² ° С) | DT ° | Теплопотери (Ккал) |
| Пол | 1386 | 0,50 | 52 | 36 036,0 |
| Кровля | 1233 | 0,85 | 52 | 54 497,8 |
| Наружные стены | 792 | 1,24 | 52 | 51 068,2 |
| Окна | 42 | 1,43 | 52 | 3 123,1 |
| Ворота | 84 | 2,09 | 52 | 9 129,1 |
| Тепловые мостики | 318 | 0,31 | 52 | 5 126,2 |
| ИТОГО: |
|
|
| 158 980,4 |
| Итого с инфильтрацией | 10% |
|
| 174 878,4 |
| Воздухообмен | 83 176,5 | |||
| Ориентация | 10% | 6 332,0 | ||
| Инерционность системы | 25% | 66 096,7 | ||
| Приращение на высоту помещения Qх(h-4)х2,5% | 27 822,1 | |||
| ВСЕГО: |
|
| Ккал | 358 305,7 |
| Эффективность системы | 0,88 |
| Ккал | 407 165,5 |
| С коэфф. 0,86(ккал/Вт) | 0,86 |
| КВт | 473 |
4. Сравнительный анализ расхода топлива для двух систем отопления:
| Лучистое отопление | Воздушное отопление | ||
| Q tot - расчетная нагрузка системы отопления | Ккал | 288 614,8 | 407 165,5 |
| T med. Z - средняя температура отопительного периода | ° С | -7,3 | -7,3 |
| n - время работы системы отопления в сутки | час | 16,0 | 20,0 |
| Z - продолжительность отопительного периода | сутки | 218 | 218 |
| Hi - низшая теплота сгорания топлива (метана) | Ккал/м³ | 7 960 | 7 960 |
| Q z - фактическая нагрузка системы отопления | |||
| Q z = Qtot*(Tв-Tmed.z)/(Tв -Tн) | Ккал | 140 422,2 | 198 101,7 |
| Р tot - расход топлива за отопительный период | |||
| Р tot = (Qz*n*Z)/Hi | м³/год | 61 531,7 | 108 508,0 |
| Сезонная фактическая нагрузка для традиционной системы отопления | Гкал | 863,7 |
| При стоимости 1 Гкал - 510 руб. затраты на отопление за сезон при традиционном отоплении составят: |
руб. | 440 498,9 |
| При стоимости газа 1100 руб. за 1000м3 затраты на отопление за сезон при лучистом отоплении составят: |
руб. | 67 684,9 |
| Экономия денежных средств при лучистом отоплении в |
6,5 | раза !!! |
| Экономический эффект за отопительный сезон в рублях | 372 814,0 |
В дополнение ко всему вышесказанному можно определить
следующие преимущества систем лучистого инфракрасного отопления:
- Температура воздуха ниже за счет эффекта обогрева только поверхностей, а не объема воздуха, при котором количество затрачиваемой энергии меньше, чем при обогреве объема.
- Отсутствует движение воздуха и пыли, образующихся при различных технологических процессах, за счет чего улучшаются условия комфортности в помещении.
В противоположность этому при системах воздушного отопления движение воздуха создает большие трудности, как с точки зрения постоянной циркуляции воздуха и сквозняков, так и с точки зрения присутствия во взвешенном состоянии различных вредных для здоровья частиц; - Тепло направлено непосредственно в нижнюю зону помещения, поэтому поверхностями с самой высокой температурой являются пол и технологическое оборудование; по этой причине установки лучистого отопления широко применяются в помещениях большой высоты.
В традиционных системах воздушного отопления неоднородность (слоистость) воздушной массы и большие теплопотери через кровлю и верхнюю часть наружных стен являются причиной большего расхода тепла. - Система лучистого отопления требует меньшего времени для приведения ее в рабочий режим, за счет этого эксплуатационные расходы ниже, чем для традиционной конвекционной системы.
- Обогрев поверхностей, а не объемов воздуха позволяет обогревать отдельные зоны или рабочие места без необходимости обогревать целиком все помещение, давая возможность поддерживать различную температуру в различных зонах, что невозможно в системах конвекционного обогрева.
? Отпадает необходимость строительства котельных и прокладки теплотрасс;
? Отсутствие постоянного обслуживающего персонала;
? Минимальные потери тепла;
? Быстрый монтаж, демонтаж, перенос приборов (от 2-х дней до 2-х недель);
? Исключается замерзание системы (отсутствие воды);
? Быстрый прогрев помещений (15-30 минут);
? Равномерное распределение тепла по помещению;
Системы лучистого инфракрасного отопления используются для:
- Отопления промышленных и сельскохозяйственных зданий и сооружений;
- Отопление открытых и полуоткрытых площадок различного назначения;
- В различных технологических процессах (сушка, термообработка и т.д.);
- Отопление помещений, функционирующих относительно короткое время (спортивные манежи, теннисные корты, частично защищенные от ветра монтажные участки, спортивные трибуны, террасы, кафе и т.д.)
- Излучатели подвешиваются к потолку (высота подвески от 6 до 35м), не занимая полезной площади, а их незначительный вес не нарушает статику строительных конструкций;
- Системы лучистого отопления позволяют программировать дневной, ночной или недельный режим поддержания необходимой температуры;
Выгода - покупатель получает прибыль от использования систем лучистого отопления:
- По капиталовложениям (отказ от строительства котельной);
- По эксплуатационным расходам в 6-8 раз;
- По удобству обслуживания - техническое обслуживание 1 раз в месяц и профилактическое обслуживание 1 раз в год;
- Надежность элементной базы;
- Многофункциональность эксплуатации лучистых обогревателей;
- Малая инерционность 15-30 минут;
Исходя из всего вышесказанного, можно с уверенностью утверждать, что по всем показателям системы инфракрасного лучистого отопления являются наиболее перспективным способом решения проблемы эффективного обогрева цехов промышленных предприятий, складов, ангаров, железнодорожных депо, ремонтных и др. предприятий. Основной задачей на сегодняшний день является как можно более широкая кампания по информации руководителей предприятий о возможностях, которыми обладают системы инфракрасного отопления.
← Назад
