АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ РАЗЛИЧНЫХ СИСТЕМ ОТОПЛЕНИЯ

ANALYSIS OF THE EFFECTIVENESS OF VARIOUS HEATING SYSTEMS

Anastasia Mudryakova

master's student, Department of Industrial Heat Power Engineering, Smolensk Branch of the Moscow Power Engineering Institute (National Research University),

Russia, Smolensk

АННОТАЦИЯ

На этапе проектирования любого здания у специалистов возникает вопрос о том, какую систему отопления выбрать. Определиться с таким вопросом достаточно сложно, поскольку существует великое множество систем отопления. Выбор оптимальной отопительной системы определяется требованиями, предъявляемыми к микроклимату помещений, конструктивно – планировочным решением здания или технологическими особенностями изготовления ограждающих конструкций. Таким образом, актуальной задачей при строительстве жилых зданий является проектирование правильно подобранной системы отопления. В рамках исследования была выполнена сравнительная оценка эффективности применения системы отопления настенного типа, и систем отопления «теплый плинтус».

ABSTRACT

At the design stage of any building, experts have a question about which heating system to choose. It is quite difficult to determine this issue, since there are a great many heating systems. The choice of the optimal heating system is determined by the requirements for the microclimate of the premises, the structural and planning solution of the building or the technological features of the manufacture of enclosing structures. Thus, an urgent task in the construction of residential buildings is the design of a properly selected heating system. As part of the study, a comparative assessment of the effectiveness of the wall-mounted heating system and the "warm plinth" heating systems was performed.

Ключевые слова: система отопления, радиаторы, конвекторы, микроклимат помещения.

Keywords: heating system, radiators, convectors, indoor climate.

В помещениях, существующих и вновь строящихся жилых и общественных зданий необходимо обеспечивать нормируемые параметры микроклимата при сокращении энергопотребления. Для решения этой задачи применяются различные виды систем отопления. В зависимости от размещения греющих поверхностей систем в конструкциях зданий различают три основные разновидности: потолочное, стеновое и напольное отопление [2]. Выбор оптимального расположения греющих панелей в том или ином месте определяется требованиями, предъявляемыми к микроклимату помещений, конструктивно – планировочным решением здания или технологическими особенностями изготовления ограждающих конструкций.

Широко известный и привычный нам радиатор отопления настенного типа. Его можно подобрать по размерам, дизайну, материалу изготовления, эффективности теплоотдачи и способу подключения. В таблице 1 представлена сравнительная характеристика стандартных радиаторов отопления.

Таблица 1

Технические характеристики радиаторов отопления

Таким образом, самую низкую теплоотдачу имеют чугунные радиаторы, а показатель теплоотдачи биметаллических радиаторов является самым высоким из – за особенностей их конструкции. Несмотря на это чугунные батареи устойчивы к любым перепадам давления в системе, загрязнениям теплоносителя и не поддаются коррозии. Алюминиевые радиаторы по показателю теплоотдачи близки к биметаллическим батареям, однако имеют много эксплуатационных нюансов: необходимость поддержания определенной кислотности теплоносителя и т.д.

Но в ряде случаев из-за ограниченности доступного пространства в помещении принцип настенного размещения невозможен. Также настенные радиаторы обладают рядом недостатков: необходимость надежного крепления оборудования на стенах, вывод труб сказывается на эстетике помещения. Но одним из главных недостатков настенного размещения радиаторов является неравномерный обогрев отапливаемого помещения.

Для решения этих проблем и увеличения эффективности обогрева вместо традиционных способов предлагается новейшая технология — плинтусная система отопления. Эта инновационная система дает возможность снижения температуры внутреннего воздуха без снижения комфорта. В отличие от радиаторов отопления использование водяного плинтусного отопления, позволяет прогревать нижнюю зону помещения, ограждающие конструкции, и равномерно распределять температуры по высоте и площади (рис. 1).

Рисунок 1. Распределение температур в помещении

Система плинтусного отопления работает таким образом, что воздух, который нагревается в плинтусном отопительном приборе, настилается на поверхность ограждения. Это приводит к нагреву самой поверхности ограждения. В результате вдоль наружных стен и окон создается «тепловой экран». Нагретые стены излучают тепловую энергию. Благодаря равномерному распределению температуры по высоте и периметру помещения и отсутствию направленного конвективного потока, создается комфортный микроклимат для людей.

Современные отопительные приборы плинтусного водяного отопления выпускаются рядом отечественных и зарубежных производителей. Характеристики современных конструкций конвекторного типа представлены в таблице 2.

Таблица 2

Характеристики плинтусных конвекторов.

Основная конструкция плинтусного конвектора обычно включает в себя теплообменник, устойчивый к коррозии с присоединительными патрубками, а также основание с кронштейнами, кожух и воздухоспускной клапан. Теплообменник конвектора состоит из двух вертикально расположенных медных труб и алюминиевых либо латунных пластин оребрения. Кожух может быть выполнен из оцинкованной стали или алюминия и окрашен порошковой эпоксидно-полиэфирной краской. Основание и кронштейны выполняют из оцинкованной стали, а затем окрашивают методом порошкового напыления.

Оценим эффективность применения системы плинтусного отопления для помещения многоэтажного дома, расположенного в г. Смоленск на основе сравнительной характеристики систем низкотемпературного отопления с высокотемпературным отоплением.

Объектом для расчета является комната размером 6х4 м., с высотой потолков 2,7 м. Одна внешняя стена, направленная на запад, имеет среднюю степень изоляции – не утепленные стены в два кирпича.  Расчетная температура наружного воздуха для проектирования системы отопления – 23 °С [3]. Над потолком отапливаемое жилое помещение. Одно окно с тройным стеклопакетом. Отношение площади остекления к площади пола менее 0,1. Радиатор практически не покрыт подоконником и не покрыт экраном.

Расчет минимальной необходимой мощности радиаторов и конвекторов отопления выполняется отдельно для каждого помещения по известной методике [1], которая учитывает дополнительные факторы, оказывающие влияние на тепловой режим помещения. Таким образом, минимальная необходимая мощность системы отопления данной комнаты составила 1,92 кВт.

1. Организация в помещении системы отопления настенного типа.

Для того что бы обеспечить необходимым теплом помещение нужно рассчитать количество секций радиаторов, учитывая номинальную тепловую мощность одной секции из табл.1. По полученному количеству секций рассчитана стоимость батарей различных моделей, монтируемых в помещение площадью 24 м². Результаты расчета представлены в таблицу 3.

Таблица 3

Результаты расчета радиаторов настенного типа.

2. Организации в помещении системы отопления «теплый плинтус».

Плинтусные конвекторы позволяют осуществлять периметральное отопление. Как правило, плинтусная система устанавливается вдоль наружного ограждения помещения. Если мощности в данном варианте недостаточно для компенсации тепловых потерь, то система устанавливается и по внутренним стенам помещения. Следовательно, чтобы обеспечить теплом данное помещения необходимо рассчитать длину греющего модуля плинтусной системы, учитывая удельный тепловой поток из табл. 2. Расчеты затрат для системы теплый плинтус представлены в таблице 4.

Таблица 4

Результаты расчета плинтусных конвекторов.

Сравнивая полученные результаты, очевидно, что плинтусное отопление имеет более высокие удельные показатели теплового потока, но стоимость этой системы во много раз дороже системы отопления настенного типа (рис.2).

Рисунок 2. Зависимость капиталовложений от вида системы отопления

Однако системы плинтусного отопления хорошо себя зарекомендовали благодаря комфортности, безопасности, быстрому реагированию на изменения параметров температуры внутреннего и наружного воздуха. В виду высокой стоимости оборудования системы, организация такого вида отопления целесообразна в помещениях с хорошей тепловой изоляцией, организованной системой вентиляции и в регионах с более мягким климатом. Кроме того, при использовании системы водяного плинтусного отопления прогревается нижняя зона помещения, включая ограждающие конструкции, что предотвращает образование плесени и грибка на стенах и повышает прочностные качества ограждающих конструкций.

Список литературы:

1. Андреевский, А.К. Отопление / А.К. Андреевский. Под ред. М.И. Курпана.– Минск, Вышэйшая школа, 1982. – 364 с.
2. Михайлов, Ф.С. Отопление и основы вентиляции / Ф.С. Михайлов. – Москва, Стройиздат,1972. – 416 с.
3. СП 131.13330.2020 Строительная климатология. Актуализированная редакция СНиП 2021-06-25.