18.2 Температурная обстановка в помещении при панельно-лучистом отоплении

При панельно-лучистом отоплении температура каждой поверхности ограждений, участвующих в лучистом теплообмене, повышается. При этом создается температурная обстановка, более благоприятная для человека.

Известно, что самочувствие человека значительно улучшается при повышении доли конвективного теплопереноса в общей теплоотдаче его тела и уменьшении излучения на холодные поверхности (радиационного охлаждения). Это как раз и обеспечивается при системе панельно-лучистого отопления, когда теплоотдача человека путем излучения уменьшается вследствие повышения температуры поверхности ограждений.

Одновременно несколько понижают против обычной температуру воздуха в помещении, в связи с чем происходит дальнейшее увеличение конвективного теплообмена человека, что опять-таки способствует улучшению его самочувствия.

Таким образом, при применении системы панельно-лучистого отопления возрастает средняя температура поверхности ограждений. Отметим некоторое повышение относительной влажности при снижении температуры воздуха, что также благоприятствует созданию комфортных условий в помещениях.

Обычную (нормативную для конвективного отопления) температуру воздуха в помещениях допустимо понижать на 1—3 °С. Установлено, что в обычных условиях хорошее самочувствие людей обеспечивается при температуре воздуха в помещении 17,4 °С при стеновых отопительных панелях и 19,3 °С при конвективном отоплении.

В табл. 18.2 приведены средняя температура поверхности ограждений и тела человека, температура воздуха в различных помещениях при панельно-лучистом отоплении (для сравнения дана температура воздуха помещений при конвективном отоплении).

Таблица 18.2. Средняя температура, °С, внутренней поверхности ограждении, тела человека, воздуха (допустимая) в помещениях при панельно-лучистом отоплении

Помещения	Средняя теплоотдача человека Вт	Средняя температура поверхности		Температуря Воздуха t при отоплении
		огражде­ний Тв	тела человека Тч	Лучистом	Конвективном
Вестибюли, коридоры, лестничные клетки, ма­газины и т, п. (люди в верхней одежде)	151	13—17,5	18—23,3	8—14	12—16
Жилые и общие места пребывания людей (люди в обычной одежде)	128	21	24,6—25,6	16—18	18—20
Ванные, операционные (люди в одежде)	105	23,5—22	26,4—27,5	20—24	22—26

Данные табл. 18.2 подтверждают, что при панельно-лучистом отоплении допустимо понижение температуры воздуха помещений в среднем на 2 °С против температуры воздуха при конвективном (радиаторами и конвекторами) отоплении; средняя температура внутренней поверхности ограждений в большинстве случаев получается выше температуры воздуха.

Температурный комфорт в помещении при нормальных влажности и подвижности воздуха определяется, как известно, не только температурой воздуха tв но и средней температурой нагретых и охлажденных поверхностей, обращенных в помещение (радиационной температурой t_R, воздействие которой с точки зрения теплоотдачи человека равноценно воздействию температуры окружающих его поверхностей).

Радиационную температуру для человека, находящегося в середине помещения, можно найти по формуле

t_R=∑τ_iφ_ч-i (18.2)

где φ_ч-i коэффициент облученности с поверхности тела человека (индекс «ч») в сторону i-й поверхности, имеющей температуру τ_i

Для упрощения часто принимают температуру поверхности внутренних ограждений равной температуре воздуха tв, а радиационную температуру t_R определяют как средневзвешенную по площадям.

(18.3)

Значение радиационной температуры t_R, найденное по формулам (18.2) или (18.3), для выполнения первого условия температурной комфортности должно находиться в строго определенных пределах.

В помещениях с греющими панелями наряду с обеспечением общего температурного комфорта (первого условия температурной комфортности) может возникнуть опасность интенсивного облучения или нагревания отдельных частей тела человека, прежде всего головы и ступней ног.

Исследованиями установлено, что комфортными относительно нагретой поверхности являются условия, когда находящаяся против этой поверхности часть головы человека теряет излучением около 11,6 Вт/м². Следовательно, для температурного комфорта человека, находящегося под греющей потолочной панелью, температура поверхности последней должна быть ограничена (второе условие температурной комфортности).

Предельно допустимая температура поверхности потолочной греющей панели , τ_п°С, определяется в зависимости от ее размера и расстояния до головы человека по формуле

(18.4)

где φ_ч-i — коэффициент облученности с поверхности головы человека на потолочную панель, приблизительно (для значений φ>0,2) равный

(18,5)

у — расстояние от головы человека до потолочной отопительной панели;  — осредненный размер отопительной панели (при известной площади панели Ап равный Ап^0,5, м).

При коэффициенте облученности около 0,2 допустимая температура поверхности потолочной отопительной панели приближается к 60 °С, т. е. к предельному значению для низкотемпературных панелей. Возможность дальнейшего повышения температуры излучающей поверхности связана с уменьшением размеров панелей — переходом от панелей, занимающих всю или почти всю площадь потолка, к греющим экранам ограниченных размеров. Уменьшающееся при этом значение коэффициента облученности должно определяться более точно, чем по формуле (18.5), с учетом взаимного расположения в помещении рабочего места человека и экрана. Рассмотрим такой случай на примере.

Р ис. 18.1. Схема взаимного расположения в помещении человека и потолочного отопительного экрана (к примеру 18.1)

Пример 18.1. Проверив допустимость принятой температуры поверхности потолочного экрана размером 2,0Х2,0 м (70 °С) для человека, выполняющего в помещении умеренную работу, если вертикальное расстояние от головы человека до точки 7 на потолке (рис. 18.1) составляет 2,7м, а ближние к эгои точке края экрана отстоят от нее по горизонтали на 1,0м.

Коэффициент облученности с элементарной площадки на голове человека на поверхность отопительного экрана найдем, используя график, приведенный в учебнике, обозначив нижеследующие четыре площадки на потолке, примыкающие к точке 7, цифрами по их углам (рис 18.1)

1) коэффициент облученности на первую площадку (1 – 3 – 9 – 7) <,φ_ч-п.1=0,145;

2) то же, на вторую площадку (4—6—9—7) φ_ч-п.2=0,075;

3) то же, ва третью площадку (1—2—8—7) φ_ч-п.3= 0,075;

4) то же, на четвертую площадку (4—5—8—7) φ_ч-п.4=0>037.

Действительный коэффициент облученности на нагретую поверхность экрана (на площадку 2—3—6—5) φ_{ч-э =} φ_ч-п.1 - φ_ч-п.2 - φ_ч-п.3 - φ_ч-п.4 = 0,145—0,075—(0,075—0,037)=0,032.

Максимальная допустимая температура поверхности экрана в рассматриваемых условиях по формуле (18.4)

τ_{э макс}=19,2+(8,7:0,032)=291 >70°С.

Следовательно, принятая температура поверхности потолочного отопительного экрана допустима

Среднюю температуру поверхности напольных отопительных панелей также ограничивают во избежание перегревания ног человека. В нормах установлена максимальная температура 26 °С для полов помещений с постоянным пребыванием людей (31˚C для полов помещений с временным их пребыванием, 22 °С для полов в игровых детских комнатах). Кроме того, оговаривается, что температура поверхности пола по оси нагревательного элемента в детских учреждениях, жилых зданиях и плавательных бассейнах не должна превышать 35 °С.

Итак, при применении системы панельно-лучистого отопления обеспечивается повышение температуры внутренней поверхности ограждений. Температура поверхности отопительных панелей не должна превышать допустимой, определяемой с учетом взаимного расположения панелей и рабочих мест. При этом условии в помещениях в результате лучисто-конвективного теплообмена может устанавливаться комфортная температура.

Происходящее изменение радиационного режима помещений при панельно-лучистом отоплении используют в районах с суровым климатом для компенсации радиационного охлаждения людей в сторону ограждений с пониженной температурой внутренней поверхности.