Рис. 4. Зменшення потужності променевої системи опалення з 1) панельно-променевими; 2) низькотемпературними та 3) інфрачервоними випромінювачами у порівнянні з водяною системою опалення.
За результатами розрахунку можна зробити висновок, що у випадку, коли комфортний тепловий стан людини підтримується на всій площі приміщення, більша економія спостерігається у невеликих квадратних приміщеннях. Це обумовлено зменшенням опроміненості людини при збільшенні відстані до пальника. Тому за допомогою одного пальника доцільно обігрівати до 70 м2 площі приміщення. При збільшенні рухливості повітря економія зменшується на 3-5%, при збільшенні фізичної активності – на 5-6%.
Якщо комфортний тепловий стан забезпечується тільки на окремих робочих місцях, то можна одержати значно більшу економію, теплові затрати можуть зменшитися в 1.5-2 рази.
Також у п’ятому розділі була проаналізована сумісна робота системи вентиляції та інфрачервоного опалення на протязі року. Оскільки діапазон регулювання пальників (Qmax / Qmin = 1.6) значно менший за діапазон зміни потужності системи опалення (Qmax / Qmin = 4), регулювати потужність системи опалення доводиться за рахунок відключення частини пальників. При цьому не можна збільшувати крок пальників більше максимального, при якому на всій площі приміщення створюються допустимі умови.
Потужність системи вентиляції залежить від потужності системи опалення і також повинна мати широкі межі регулювання. Місцева вентиляція майже не потребує регулювання, оскільки при зменшенні потужності пальника пропорційно зменшується й потужність місцевого відсмоктувача, при відключенні пальника відповідна нитка системи вентиляції закривається.
ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ
- Запропоновано новий критерій комфортності, який ширше, ніж уживана “температура приміщення”, враховує параметри мікроклімату приміщення. Він встановлює комфортний рівень явних тепловтрат людини.
- Розроблена математична модель формування теплового режиму, яка враховує променеві та конвективні теплові потоки в приміщенні, комфортність стану людини та витрати теплоти на вентиляцію приміщення. Розроблено алгоритм та програма для розрахунку отриманої математичної моделі.
- Створено алгоритм і програму для розрахунку локального опалення, яка додатково враховує нерівномірність температурного поля опромінених поверхонь.
4. Розроблено методику аналізу схем розміщення пальників у приміщенні, яка дозволяє без громіздких розрахунків вибрати найвигідніші для даного приміщення варіанти.
5. Проведено числовий експеримент. За його результатами можна стверджувати, що найбільший вплив на потужність системи опалення мають опроміненість людини пальником, співвідношення опалюваної та неопалюваної площі (для локального обігріву), співвідношення сторін приміщення та кут нахилу пальника.
6. Розроблена математична модель формування теплоповітряного режиму при загальнообмінній та місцевій вентиляції. Вона додатково враховує зв′язок між повітряним та тепловим режимом, особливості розподілу теплоти продуктів спалювання.
7. Проаналізовано сумарні витрати теплоти при різних видах вентиляції. Найменші витрати спостерігаються при застосуванні місцевої вентиляції, найбільші – при застосуванні загальнообмінної природної вентиляції.
8. Запропонована нова конструкція місцевого відсмоктувача. Проведено її експериментальне дослідження. Визначена кількість суміші повітря Gв та димових газів Gп.с., яка повинна відводитися відсмоктувачем: Gв + Gп.с. = 3.5-4.7 Gп.с..
9. Одержано узагальнене рівняння для розрахунку процесу фільтрації повітря в приміщення.
10. Результати досліджень було використано при проектуванні системи газового променевого опалення з місцевою вентиляцією для гранітного цеху в м. Житомир. Очікується зменшення витрат на опалення та вентиляцію в 2.1 рази.
Перелік публікацій
1. Ю.К. Припотень. Розробка та розрахунок засобів для відведення продуктів спалювання від інфрачервоного пальника // Збірник наукових праць (галузеве машинобудування, будівництво) /Полт. держ. техн. ун-т ім. Ю. Кондратюка.– Полтава, 1999.–Вип. 3. – с. 175-182.
2. А.Ф. Строй, Ю.К.Припотень. Техніко-економічне обґрунтування та визначення галузі застосування променевого газового опалення // Збірник наукових праць (галузеве машинобудування, будівництво)/ Полт. держ. техн. ун-т ім. Ю. Кондратюка.– Полтава, 1999.–Вип. 4.– с. 113-121.
3. А.Ф. Строй, Ю.К.Припотень. Критерий комфортности и методика определения мощности различн?х систем отопления /?котехнологии и ресурсосбережение. 2000. – №2. – с. 69-72.
4. Припотень Ю.К. Аналіз методик розрахунку фільтрації повітря та їх оцінка // Коммунальное хозяйство городов. К.: “Техника”, 2000. – с.160-165.
5. Припотень Ю.К. Особенности расчета локального отопления с помощью источников инфракрасного излучения// Науковий вісник будівництва/ Харків, ХДТУБА, ХОТВ АБУ, 2001 – Вип. 12. – с 61-65.
6. Строй А.Ф., Припотень Ю.К. Техніко-економічне обґрунтування використання променевих систем опалення у виробничих приміщеннях/ Тези доповідей 50-ї наукової конференції. – Полтава, 1998. – стр. 221.
АНОТАЦІЯ
Припотень Ю.К. Вдосконалення методів розрахунку та розробка конструктивних елементів для систем опалення за допомогою високотемпературних газових випромінювачів. – Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового стуреня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.23.03 – вентиляція, освітлення та теплогазопостачання. – Харківський державний університет будівництва і архітектури, Харків, 2001.
Дисертація присвячена процесу формування теплового та повітряного режиму у виробничих приміщеннях при опаленні їх за допомогою інфрачервоних випромінювачів. У дисертації розглянуто процес формування комфортних умов у приміщенні при променевій системі опалення та запропоновано критерій комфортності, проаналізовано особливості сприйняття людиною інфрачервоного випромінювання. Розроблена математична модель, яка дає можливість розрахувати тепловий та повітряний режим приміщення, опалюваного за допомогою інфрачервоних випромінювачів. Вона враховує основні теплові потоки в приміщенні, взаємозв’язок теплового та повітряного режиму приміщення та комфортність стану людини. Розроблений алгоритм та складена програма розрахунку математичної моделі. Оцінений повітряний режим приміщення при різних способах організації вентиляції. Розроблена, оптимізована й експериментально досліджена конструкція місцевого відсмоктувача, яка дає змогу відводити продукти спалювання з найменшою кількістю повітря приміщення та з найвищою температурою.
Ключові слова: комфортний тепловий баланс, опроміненість людини, повітряний режим, місцевий відсмоктувач.
АННОТАЦИЯ
Припотень Ю.К. Усовершенствование методов расчета и разработка конструктивных элементов для систем отопления при помощи высокотемпературных излучателей.
Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.23.03 – вентиляция, освещение и теплогазоснабжение. – Харьковский государственный технический университет строительства и архитектуры, Харьков, 2001.
Диссертация посвящена вопросам формирования теплового и воздушного режима в производственных помещениях, отапливаемых при помощи инфракрасных излучателей. Наиболее перспективным путем экономии тепловой энергии в ряде производственных помещений является переход на автономное децентрализованное отопление, в частности на обогрев при помощи высокотемпературных излучателей. Можно назвать ряд помещений, в которых использование инфракрасного обогрева особенно выгодно, по сравнению с водяным или воздушным отоплением. Это помещения с частично используемой площадью, помещения периодического и кратковременного использования, помещения значительной высоты и т.п. Существующие методы расчета не дают возможности рассчитать и оптимизировать тепловоздушный режим помещения с инфракрасным отоплением за счет недостаточного учета ряда факторов.
В диссертации рассмотрен процесс формирования комфортных условий в помещении при лучистой системе отопления. Предложен критерий комфортности, полученный путем анализа теплового состояния человека, подвергающегося облучению. Проанализированы особенности восприятия человеком инфракрасного излучения. Выделены ограничения, налагаемые на место расположения и мощность горелок.
Разработана математическая модель, которая дает возможность рассчитать тепловой и воздушный режим помещения, отапливаемого при помощи высокотемпературных излучателей. Она учитывает основные тепловые потоки в помещении, взаимосвязь теплового и воздушного режима и комфортность состояния человека. Математическая модель состоит из уравнений теплового баланса внутренней поверхности каждого ограждения, теплового баланса воздуха в помещении, уравнения, характеризующего состояние человека, уравнения воздушного баланса помещения, уравнения баланса вредного вещества, определяющего воздухообмен, и уравнений, описывающих проникание воздуха в помещение и удаление его как системой вентиляции, так через отверстия и неплотности ограждений. Составлены программы расчета теплового режима помещения для общего GAUSS и локального обогрева LOC, тепловоздушного режима с подбором параметров заданного типа системы вентиляции, суммарной мощности горелок, с учетом степени комфортности состояния человека (оптимального или допустимого) DOUBLE.
При помощи разработанной математической модели оценен воздушный режим помещения при разных способах организации вентиляции. Сделан вывод о том, что при отсутствии значительных выделений вредных веществ наиболее выгодной является местная вентиляция с использованием местных автономных отсосов возле каждой горелки.
Разработана, оптимизирована и экспериментально исследована конструкция местного отсоса, которая дает возможность отводить продукты сжигания с добавлением наименьшего количества воздуха помещения, с наивысшей температурой. Особенностью конструкции разработанного отсоса является то, что приемное отверстие располагается перпендикулярно плоскости излучающего насадка при любом его положении. Отсос пригоден для горелок с углом наклона к горизонту до 700. Найден оптимальный размер приемного отверстия, параметры работы предложенной конструкции при различных режимах работы горелки.
Предложено обобщенное уравнение для расчета инфильтрации воздуха в помещение. Оно базируется на анализе уравнений движения жидкости по “короткому” трубопроводу и позволяет учесть такой фактор, как неквадратичность зависимости, описывающей воздухопроницание через неутепленное окно.
Проведен факторный эксперимент для помещения с разными типами системы отопления (водяная, воздушная, панельно-лучистая, при помощи высокотемпературных излучателей). Были найдены помещения, в которых использование инфракрасного отопления приводит к наибольшему эффекту, а также возможный эффект от его применения как при общем, так и при местном обогреве.
Была проанализирована совместная работа отопления и вентиляции на протяжении отопительного периода. Составлены графики изменения характеристики системы общеобменной вентиляции в зависимости от температуры наружного воздуха.
Результаты исследований были использованы при проектировании системы газового лучистого отопления с местной вентиляцией
Ключевые слова: комфортный тепловой баланс человека, облученность человека, воздушный режим, местный отсос.
SUMMARY
Pripoten Y.K. Improvement of methods of calculation and working out constructive elements for heating system with the help of high temperature gas radiator. – Manuscript.
The dissertation is the manuscript for a candidate’s degree of technical science on speciality – 05.23.03 – ventilation, lighting, heat and gas supply. Kharkiv, 2001.
The dissertation is devoted to forming of a heat and air regime in industrial premises, what is heated with the help of infrared radiators. In the dissertation the processes of comfort condition forming in premises with radiation heat system and offered the comfort criterion is consider , a feature of human’s perception of infrared radiation is analyzed. Mathematical model, what gives a possibility to calculate heat and air regimes of premises with infrared radiators is worked out. Also this model takes account of main heat flow in premises, interdependence of heat and air regime of premises and human comfort state. Algorithm is worked out and program of mathematical model calculation is composed. Air regime of premises with different ventilation system is evaluated. The construction of local suck device, what gives a possibility to move out products of combustion with minimal quantity of inside air and with maximal temperature is worked out, optimized and experimentally researched.
Keywords: comfort heat balance, human’s irradiation, heat and air regime, local suck device.
| 
