Легко реализуемая на практике гидравлическая балансировка, а также увеличение доли излучения при работе плоских радиаторов отопления на неполную мощность могут исправить ситуацию и повысить эффективность передачи и распределения тепла. Поэтому, в данной статье будет представлен приближенный метод, при котором с помощью предварительно настроенных в заводских условиях термостатических клапанов может осуществляться гидравлическая регулировка систем отопления с размером отапливаемой площади 1000 м2. Дополнительная экономия энергии, кроме того, достигается в результате конструктивного увеличения доли теплоты излучения плоских радиаторов отопления.
Основой всех методов оценки энергоэффективности систем отопления, как правило, является ориентированный на потребление подход, который в качестве существенного критерия учитывает создание термического комфорта помещений как отправную величину. Одним из этих критериев комфорта является «оперативная» или «воспринимаемая» температура помещения. Она складывается из температуры излучения ограждающих поверхностей, в том числе поверхностей отопления, а также температуры воздуха.
Улучшенная тепловая защита нынешних зданий приводит в совокупности к снижению отопительных нагрузок. Так как, при расчете, внутренние источники тепла во внимание не принимаются, в ходе эксплуатации это дополнительно приводит к тому, что используемые сегодня радиаторы отопления в основном работают на неполную мощность - с соответственно более низкими температурами поверхностей и долями излучения. При этом, критерии комфорта в соответствии с DIN EN ISO 7730* (Описание условий теплового комфорта) с трудом поддаются соблюдению. Конструктивное улучшение доли излучения поверхностей отопления и, следовательно, теплового комфорта при работе на неполную мощность может быть конструктивно достигнуто за счет схемы последовательного включения панелей отопления.
Оптимизация теплопередачи за счет последовательной схемы
Поверхности отопления, в настоящее время, на протяжении более, чем 90 % времени работы отопления функционируют на неполную мощность с малыми объемными потоками.
Рисунок 1: Фазы разогрева в сравнении: слева – характеристики стандартного плоского радиатора отопления, справа – значительно быстрее достигнутая, более равномерная картина варианта исполнения с последовательным протеканием теплоносителя.
В связи с сокращением расхода теплоносителя, температура на поверхности радиаторов отопления, даже при работе в непрерывном режиме, падает до значений ниже 40 °С, в результате чего, доля излучения поверхности отопления оказывается очень низкой. Вследствие возникающего дефицита теплоты излучения у пользователя, зачастую, складывается впечатление, что отопление не работает. В этом случае тепловой комфорт является недостаточным.
Конструкция распространенных на рынке плоских радиаторов отопления в многослойном исполнении такова, что теплоноситель протекает через них параллельно. При этом, объемный поток распределяется равномерно между передней и задней панелями.
Производитель Kermi в случае с многослойными плоскими радиаторами отопления типа «Therm-X2» идет другим путем. На этих моделях передняя панель включается последовательно с расположенной позади нее панелью, и теплоноситель, таким образом, сначала протекает через переднюю панель. Эта мера улучшает динамические характеристики радиатора отопления, благодаря чему продолжительность фазы разогрева в среднем сокращается.
Рисунок 2: В нормальном режиме сначала нагревается вся передняя панель плоского радиатора отопления с последовательным протеканием теплоносителя. Задняя, холодная панель отопления, на данном этапе обеспечивает дополнительное экранирование от наружной стены.
Исследования и расчеты моделей показали, что по сравнению с плоскими радиаторами отопления с параллельным протеканием теплоносителя достигается сокращение фазы нагрева приблизительно на 25 %.
-----------------------------------------------------------
* - Стандарт DIN EN ISO 7730 имеет международное происхождение и описывает метод прогнозирования тепловых ощущений человека в условиях умеренного климата помещения. Стандарт устанавливает краевые условия климата помещений, которые должны приводить к достижению у пользователя ощущения теплового комфорта.
-----------------------------------------------------------
Профессор и доктор технических наук Райнер Хиршбер, институт в Ахене.
Дипломированный инженер Ханс-Юрген Хайгль, продукт-менеджмент отопительной техники компании «Керми ГмбХ»
-----------------------------------------------------------
Продолжение следует
