Оцінка впливу тепловідбивних екранів за опалювальними приладами на зниження теплових втрат

Одним з найбільш часто пропонованих до застосування заходів при проведенні енергоаудиту є встановлення металевих екранів, що відбивають між радіатором і стінкою. Як екран рекомендують використовувати покритий алюмінієвою фольгою пінофол товщиною не менше 3 мм. При цьому передбачувана економія має становити 2 відсотки від витрат на опалення. Метою даної статті провести оцінку впливу екрана, що відображає, на економію теплової енергії та визначення впливу на економію таких факторів, як термічний опір стін і матеріалу радіатора.

Мал. 1. Схема установки екрана, що відображає, за опалювальний прилад (а) і зовнішній вигляд екрана (б).

Як вихідні дані для розрахунку прийнято наступне:

- температура поверхні радіатора прийняті рівної середньої за опалювальний сезон температури прямої води 60 ?

- температура зовнішнього повітря дорівнює середній температурі за опалювальний період для Москви -3,1 ᵒС;

- температура всередині приміщення 20?

- Розміри радіатора 0,6×1 м;

- матеріал поверхні стіни гіпс зі ступенем чорноти повного випромінювання ε=0,903;

- тепловідбивний матеріал - алюміній зі ступенем чорноти повного випромінювання ε=0,055;

- матеріал радіатора - чавун ε=0,82, чавун, покритий білою емаллю ε=0,897 і, нарешті, алюмінієвою з ε=0,07.

Теплообмін між поверхнею радіатора та стіною відбувається шляхом природної конвекції та випромінювання.

При розрахунку процеси теплообміну розглядалися як процеси, що відбуваються між плоскими вертикальними пластинами.

Для оцінки характеру рухубуло проведено розрахунок критерію Грасгофа (Gr):

де g - прискорення вільного падіння, м/с 2;

L – розмір (у разі розмір радіатора по вертикалі L=0,6 м);

ν - кінематична в'язкість повітря, м2/с;

β - коефіцієнт розширення повітря (β=1/(273,15+t ᴮᴴ), 1/К;

Gr=1,3*10⁹, приймаючи критерій Прандтля для повітря у даному температурному діапазоні рівним 0, 7 можемо визначити критерій Релею (Ra=Gr*Pr) Ra=0,9*10⁹, що відповідає розвиненому турбулентному режиму теплообміну.

Оскільки аналітичне рішення теплообміну за умов турбулентного прикордонного шару відсутня, визначення коефіцієнтів тепловіддачі була взята залежність, отримана академіком Міхєєвим М.А. в результаті узагальнення великої кількості експериментальних даних:

α= 0,135* λ*Ra⅓/L, де

λ-коефіцієнт теплопровідності повітря.

Приймаючи сумарний термічний опір передачі тепла від поверхні радіатора до поверхні стіни рівним:

Кількість тепла, що передається конвекцією:

де tᶜ - температура поверхні стіни.

Кількість тепла, що передається з поверхні радіатора до поверхні стіни:

Q= (1/ (1/ εᶜ+1/ εᵖ-1)*5.67*(((273.15+60)/100)^4-((273.15+ tᶜ)/100) ^4)*0.6*1

Результати розрахунків для трьох радіаторів і трьох термічних опорів стін будівлі зведені в таблиці №№1, 2, 3. Загальна кількість тепла, що передається від радіатора повітря, прийнято виходячи з наступних умов для чавунних радіаторів F=0,2*10м², Δt=40 ᵒС, k=8 Вт/(м²*ᵒС), Q=640 Вт. Для алюмінієвих радіаторів Q = 720 Вт.

Таблиця 1. Результати розрахунків для чавунного нефарбованого 10 секційного радіатора (загальна довжина 1 м).

Таблиця 2. Результати розрахунків для чавунного фарбованого білою емаллю 10-тисекційного радіатора (загальна довжина 1 м).

Таблиця 3. Результати розрахунків для алюмінієвого 12-секційного радіатора (загальна довжина 1 м).

Мал. 2. Відсоток втрат від загального тепловиділення радіатора.

Результати розрахунків дозволяють зробити висновок необхідність обліку термічного опору стін і матеріалу радіатора для оцінки впливу екрана.

Так зі збільшенням термічного опору стіни за інших рівних умов вплив екрана, що відбиває, різко зменшується. Це необхідно враховувати під час обґрунтування рекомендацій та проведення техніко-економічних розрахунків. Подані графіки дозволяють реально оцінити цей захід.