Новости
Оценка влияния теплоотражающих экранов за отопительными приборами на снижение тепловых потерь
- Подробности
- Опубликовано 03.10.2012 06:57
- Просмотров: 7680
Одним из наиболее часто предлагаемых к применению мероприятий при проведении энергоаудита является установка металлических отражающих экранов между радиатором и стенкой. В качестве экрана рекомендуют использовать покрытый алюминиевой фольгой пенофол толщиной не менее 3 мм. При этом предполагаемая экономия должна составлять 2 процента от затрат на отопление. Целью данной статьи провести оценку влияния отражающего экрана на экономию тепловой энергии и определение влияния на экономию таких факторов, как термическое сопротивление стен и материала радиатора.
а) б)
Рис. 1. Схема установки отражающего экрана за отопительный прибор (а) и внешний вид отражающего экрана (б).
В качестве исходных данных для расчёта принято следующее:
- температура поверхности радиатора приняты равной средней за отопительной сезон температуре прямой воды 60 ᵒС;
- температура наружного воздуха равна средней температуре за отопительный период для г. Москвы -3,1 ᵒС;
- температура внутри помещения 20 ᵒС;
- размеры радиатора 0,6×1 м;
- материал поверхности стены гипс со степенью черноты полного излучения ε=0,903;
- теплоотражающий материал - алюминий со степенью черноты полного излучения ε=0,055;
- материал радиатора - чугун ε=0,82, чугун, покрытый белой эмалью ε=0,897 и наконец, алюминиевой с ε=0,07.
Теплообмен между поверхностью радиатора и стеной происходит путем естественной конвекции и излучения.
При расчёте, процессы теплообмена, рассматривались, как процессы, происходящие между плоскими вертикальными пластинами.
Для оценки характера движения был проведён расчёт критерия Грасгофа (Gr):
Gr=g*β*δt*L³/(ν²),
где g - ускорение свободного падения, м/с2;
L – размер (в данном случае размер радиатора по вертикали L=0,6 м);
ν - кинематическая вязкость воздуха, м2/с;
β - коэффициент расширения воздуха (β=1/(273,15+t ᴮᴴ), 1/К;
δt=(60+20)/2=40 ᵒС.
Gr=1,3*10⁹, принимая критерий Прандтля для воздуха в данном температурном диапазоне равным 0, 7 можем определить критерий Релея (Ra=Gr*Pr) Ra=0,9*10⁹, что соответствует развитому турбулентному режиму теплообмена.
Так как аналитическое решение теплообмена в условиях турбулентного пограничного слоя отсутствует, для определения коэффициентов теплоотдачи была взята зависимость, полученная академиком Михеевым М.А. в результате обобщения большого количества экспериментальных данных:
α= 0,135* λ*Ra⅓/L, где
λ -коэффициент теплопроводности воздуха.
Принимая суммарный термическое сопротивление передачи тепла от поверхности радиатора к поверхности стены равным:
R=Σ1/α
Количество тепла передаваемого конвекцией:
Q=(60-tᶜ)*0.6*1/R,
где tᶜ- температура поверхности стены.
Количество тепла, передаваемое с поверхности радиатора к поверхности стены:
Q= (1/ (1/ εᶜ+1/ εᵖ-1)*5.67*(((273.15+60)/100)^4-((273.15+ tᶜ)/100) ^4)*0.6*1
Результаты расчётов для трёх радиаторов и трёх термических сопротивлений стен здания сведены в таблицы №№1, 2, 3. Общее количество тепла, передаваемого от радиатора воздуху, принято исходя из следующих условий для чугунных радиаторов F=0,2*10м², Δt=40 ᵒС, k=8 Вт/(м²*ᵒС), Q=640 Вт. Для алюминиевых радиаторов Q=720 Вт.
Таблица 1. Результаты расчётов для чугунного некрашеного 10-и секционного радиатора (общая длина 1 м).
Таблица 2. Результаты расчётов для чугунного крашеного белой эмалью 10-и секционного радиатора (общая длина 1 м).
Таблица 3. Результаты расчётов для алюминиевого 12-и секционного радиатора (общая длина 1 м).
Рис. 2. Процент потерь от общего тепловыделения радиатора.
Результаты расчётов позволяют сделать вывод о необходимости учёта термического сопротивления стен и материала радиатора для оценки влияния экрана.
Так с увеличением термического сопротивления стены при прочих равных условиях влияние отражающего экрана резко уменьшается. Это необходимо учитывать при обоснование рекомендаций и проведение технико-экономических расчётов. Представленные графики позволяют реально оценить данное мероприятие.
