ЭФФЕКТИВНОСТЬ СИСТЕМ ПАНЕЛЬНО­ЛУЧИСТОГО ОХЛАЖДЕНИЯ

Существующие системы и технологии панельно-лучистого охлаждения (отопления)

Конструктивно системы панельно-лучистого отопления-охлаждения представляют собой греющий/охлаждающий контур из полимерных, медных или металлопластиковых труб, заложенный в тело ограждающей конструкции или прикрепленный к ней. Существующие в настоящее время технические средства разрешают конструировать множество схем размещения и устройства трубопроводов в панелях систем отопления-охлаждения. Как правило, системы делятся на потолочные, стеновые и напольные. Для целей охлаждения предпочтение следует отдавать потолочным и стеновым системам.

Потолочные охлаждающие панели можно классифицировать по соотношению между теплообменом, излучением и конвекцией:

- панелями лучистого охлаждения считаются панели, в которых преобладает теплообмен посредством излучения;

- панелями конвективного охлаждения считаются панели, в которых преобладает теплообмен посредством конвекции;

- панелями лучисто-конвективного охлаждения считаются панели, которые охлаждают помещение за счет лучистого и конвективного теплообмена в соизмеримых соотношениях, или если доля конвективного теплообмена является подавляющей.

Панели лучистого охлаждения монтируются непосредственно в потолок и по внешнему виду мало чем отличаются от него (рис. 1.1). Теплоотдающая поверхность панелей (как правило, панель изготавливается из металла или гипсоволокна), под которой расположен трубный регистр, имеет достаточно равномерное распределение температур в каждой своей точке.

Панели конвективного охлаждения или лучисго-конвектввного охлаждения, напротив, не могут устанавливаться в потолок, поскольку должны омываться воздухом. Для интенсификации конвективного теплообмена поверхносіь таких панелей может иметь перфорацию, увеличивающую циркуляцию воздуха вокруг панели (рис. 1.2). В этом случае доля конвективного теплообмена может достигнуть 60-70 %. R панели при необходимости могут устанавливаться поддоны для сбора конденсата.

Особую группу панелей конвективного охлаждения составляют охлаждающие балки (рис 1.3), в которых шаг теппообмекных элементов сокращен до 3-6 мм, что позволяет повысить целю конвективного теплообмена до 90 - 95 %. Панели конвективного охлаждения могут монтироваться открытыми либо устанавливаться в подвесной потолок (при условии, чго его поверхность открыта не менее чем на 20 %)

Рис, 1.3. Охлаждающая балка

По сочетанию охлаждающих панелей и приточной механической вентиляции охлаждающие панели бывают:

- “пассивные” - панели, на которые непосредственно не подается приточный воздух;

- “активные”.

При использовании “пассивных” охлаждающих панелей приточный воздух может подаваться в помещение посредством вихревых воздухораспределителей, либо системы вытесняющей вентиляции.

Вихревые воздухораспределители имеют в своем составе приточные сопла, генерирующие воздушные струи с высоким уровнем эжекции. Происходящее в воздухораспределителе смешение приточного наружного воздуха с воздухом помещения обеспечивает однородность распределения воздуха по всему

помещению. Воздухораспределительные устройства могут монтироваться и в стены, и ь потолок, но в любом случае они должны иметь очень высокий уровень эжекдии. Системы вытесняющей вентиляции предусматривают подачу пригонного воздуха через воздухораспределители снизу вверх, гаким образом, обеспечивается практически одинаковая температура воздуха в помещении. Воздухораспределители могут устанавливаться и в нижней части с ген.

'‘Активные” охлаждающие панели позволяют осуществлять смешение приточного наружного воздуха и воздуха помещения. У таких панелей пригонный воздух подается через сопла, которые эжектируют воздух помещения. После смешения воздух подается вдоль потолка, что обеспечивает оптимальное распределение конвективного потока (рис. 1.4).

Отдельно стоит отметить систему панельно-лучистого отопления и охлаждения на основе “капиллярных” магов из полипропилена (рис. 1.5). Кажцый маг состоит из дву х магистральных труб, а также из капиллярных груб диаметром 3,4 и 4,3 мм, приваренных к магистральным трубам. Маты закрепляют на потолке и стенах, обеспечивают необходимое гидравлическое соединение, после чего

методом напыления наносят на них штукатурку. Теплоноситель из системы отопления дома напрямую в маты подавать нельзя, необходимо использовать чистую воду.

Рис. 1.5. Различные конструкции готовых капиллярных матов и і полипропилена

В различные годы в России также были известны такие виды панельно - лучистых систем, как: ригельные, перегородочные, контурные, колонные,

подоконные, плинтусные.

Ригельные системы:

Целесообразность размещения нагревательных элементив в верхней зоне перегородок была обоснована теоретически и проверена экспериментально А. К. Андреевским. Были разработаны конструкции бетонных отопительных панелей которые подобно ригелю занимают верхнюю часть перегородки, в связи с чем они были названы “ригельними’'1 (рис. 1.6).

Рчс. 1.6. Панели ригельного типа для отопления/охлаждения помещения

Панели закреплялись на стенах помещения до укладки конструкции перекрытии и оборудования перегородок. Толщина отопительной панели принималась равной толщине перегородки. Длина панели определялась пролетом между несущими стенами здания, а высота теплотехническим расчетом. Эти панели были рассчитаны на применение их в однотрубных системах. С рнгельными панелями разработаны типовые проекты радиологического и психоневрологическою корпусов больниц. В городе Москве с ршельным отоплением был построен четырехэтажный родильный кирпус больницы №57.

Системы с бетонными перегородочными панелями:

Системы с бетонными перегородочными панелями в виде специальных изделий применялись в крупноблочном и крупнопанельном строительстве в тех случаях, когда перегородки в зданиях были выполнены из материалов с малым коэффициентом теплопроводности (рис, 1,7). В связи е переходом на строительство зданий с бесчердачными покрытиями, в зданиях с ригельным каркасом начали применять двухтрубные системы.

При разработке панелей для двухтрубных систем отопления была принята предложенная Б. К, Дюскиным бифилярная схема регистров., состоящая из двух элементов, по одному из которых проходит подающая, а по другому обратная линия (рис. 1.8). Такая система дает возможность получить равные средние поверхностные температуры панелей. В целях уменьшения количества типоразмеров перегородок был проведен анализ теплоотдачи панелей сосредоточенными регистрами, смещенными относительно оси панели. В результате этого выявилась возможность изготовления панелей одного размера по ширине.

В зданиях с малогабаритными квартирами перегородочные панели значительно затрудняют размещение мебели, так как проходные комнаты имеют в перегородках дверные проемьр что существенно уменьшает периметр стен, пригодных для расстановки мебели. Это обстоятельство является одной из основных причин разработки других приемов оформления поверхностей нагрева.

Контурные системы:

Системы с рассредоточенным размещением наї'ревательньїх элементов по контуру внутренней бетонной стены (рис. 13). Система контуоного отопления имеет существенные преимущества:

1) наиболее полное использование теплоотдачи труб;

2) изг отовление нагревательных элементов системы на заводе;

3) снижение за фат труда при мои гаже системы;

4) общее снижение стоимости системы отопления;

5) одновременное производство строительных и монтажных работ;

6) устранение зафуднеьий в расстановке мебели.

Рас. 1.9. Система с рассредоточенным размещением нагревательных элементов

Конфигурация регистров контурного отопления зависела от формы панели, а протяженность труб нагревательного элемента — от теплогютерь помещения.

Опыт изготовления стеновых панелей с контурными нагревательными элементами показал высокие технико-экономические качества этой системы.

Колонное отопление:

Разработка новых конструктивных схем зданий влечет за собой необходимость применения новых конструктивных решений систем панельного отопления. Примером такой взаимосвязи является разработка системы отопления с размещением нагревательных элементов во внешнем слое бетона несущих колон - “колонное отопление” для зданий с полным безригельным каркасом (рис. 1 10).

Предварительные расчеты показали, что для всех помещений средних этажей при шаге колон 3 м достаточна теплоотдача колон, обращенных в помещение, при наличии в них нагревательных элементов. Чтобы обеспечить равномеиность теплоотдачи поверхностей колоп, расположенных на различных этажах, нагрева тельные элементы должны быть выполнены пс бифилярпой схеме.

Системы с подоконными панелями:

Из-за привычного расположения нагревательного прибора пед окном наибольшее число разработок было в области различных вариантов подоконных бетонных отопительных панелей.

И. Ф. Ливчак разработал несколько типов подоконных отопительных панетей. Плоская панель толщиной 6 см устанавливалась в нише под окном (рис. 1. Ц)л или выступала из стены.

Рис. 1.11 Плоская подоконная панель

Существенно облегчают монтаж трубопроводов подоконные панели, наготавливаемые одновременно с наружной основной панелью, в которую замоноличивают и отопительный стояк (рис. 1.12). Однако при этом толщина панелей, расход теплоизоляции или бесполезные потери теплоты увеличиваются.

Существует большое количество различных конструкций подоконных отопительных панелей с конвективными каналами для рециркуляции комнатного и подачи наружного воздуха (рис. 113).

Рис 1.13. Бетонные отопительные панели с конвективными и приточными каналами

Подоконные бетонные панели могут быть использованы в системах отопления любых зданий, а также в отдельных помещениях с повышенными санитарно-гигиеническими требованиями.

Плинтусные системы:

Принцип плинтусных систем - размещение нагревательных поверхностей малой высоты в нижней зоне по периметру помещения. Вследствие существования теплотехнических. гигиенических, строительных и эксплуатационных преимуществ перед радиаторным отоплением, отопление плинтусными нагревательными приборами различных конструкций по тучило весьма широкое распространение в Америке и Англии.

В 1953г. в России была разработана конструкция бетонных плинтусных нагревательных приборов для отопления детских учреждений, в которых необходимо создавать интенсивный прогрев нижней зоны помещения. Следует отметить, что бетонные отопительные плинтусы малой высоты (250-300 мм) с односторонней теплоотдачей при параметрах теплоносителя 95-70 °С обладают сравнительно небольшой теплоотдающей способностью и могут оказаться достаточными только для южных районов (рис. 1.14).

21