Оценка на влиянието на топлоотразителните екрани зад отоплителни уреди за намаляване на топлинните загуби
Оценка на влиянието на топлоотразителните екрани зад отоплителни уреди за намаляване на топлинните загуби
Една от най-често предлаганите мерки за извършване на енергиен одит е поставянето на метални светлоотразителни екрани между радиатора и стената. Като екран се препоръчва използването на пенофол, покрит с алуминиево фолио с дебелина най-малко 3 mm. В този случай очакваната икономия трябва да бъде 2 процента от разходите за отопление. Целта на тази статия е да се оцени влиянието на отразяващия екран върху спестяванията на топлинна енергия и да се определи влиянието върху спестяванията на фактори като термичното съпротивление на стените и материала на радиатора.
Ориз. 1. Схема на монтаж на отразяващия екран зад нагревателя (а) и външния вид на отразяващия екран (б).
Следното се взема като първоначални данни за изчислението:
- температурата на повърхността на радиатора се приема равна на средната температура на директната вода за отоплителния сезон 60 ᵒС;
- температурата на външния въздух е равна на средната температура за отоплителния период за Москва -3,1 ᵒС;
- вътрешна температура 20 ᵒС;
- размери на радиатора 0,6×1 м;
- материалът на стенната повърхност е гипс със степен на излъчване на пълно излъчване ε=0,903;
- топлоотразителен материал - алуминий със степен на излъчване на пълно излъчване ε=0,055;
- материал на радиатора - чугун ε=0,82, чугун с бял емайл ε=0,897 и накрая алуминий с ε=0,07.
Топлообменът между повърхността на радиатора и стената се осъществява чрез естествена конвекция и излъчване.
При изчислението процесите на топлообмен се разглеждат като процеси, протичащи между плоски вертикални плочи.
Да се оцени естеството на движениетобеше извършено изчисляването на критерия на Грасхоф (Gr):
където g - ускорение на свободно падане, m/s 2 ;
L - размер (в този случай вертикалният размер на радиатора е L = 0,6 m);
ν - кинематичен вискозитет на въздуха, m 2 / s;
β - коефициент на разширение на въздуха (β=1/(273.15+t ᴮᴴ), 1/K;
Gr=1,3*10⁹, приемайки критерия на Прандтл за въздуха в този температурен диапазон равен на 0,7, можем да определим критерия на Рейли (Ra=Gr*Pr) Ra=0,9*10⁹, който съответства на развития турбулентен режим на топлообмен.
Тъй като няма аналитично решение за топлообмен в условията на турбулентен граничен слой, за определяне на коефициентите на топлопреминаване е взета зависимостта, получена от академик М.А. Михеев. в резултат на обобщаване на голямо количество експериментални данни:
α= 0,135*λ*Ra⅓/L, където
λ - коефициент на топлопроводимост на въздуха.
Ако приемем, че общото термично съпротивление на пренос на топлина от повърхността на радиатора към повърхността на стената е равно на:
Количеството топлина, пренесено чрез конвекция:
където tᶜ е температурата на повърхността на стената.
Количеството топлина, пренесено от повърхността на радиатора към повърхността на стената:
Q= (1/ (1/ εᶜ+1/ εᵖ-1)*5,67*(((273,15+60)/100)^4-((273,15+ tᶜ)/100) ^4)*0,6*1
Резултатите от изчисленията за три радиатора и три топлинни съпротивления на стените на сградата са обобщени в таблици № 1, 2, 3. Общото количество топлина, предадено от радиатора към въздуха, се взема при следните условия за чугунени радиатори F=0,2*10m², Δt=40 ᵒС, k=8 W/(m²*ᵒС), Q=640 W. За алуминиеви радиатори Q=720 W.
Таблица 1. Резултати от изчисленията за чугунен небоядисан 10-секционен радиатор (обща дължина 1 m).
Таблица 2. Резултати от изчисленията за чугун, боядисан с бял емайл 10секционен радиатор (обща дължина 1 м).
Таблица 3. Резултати от изчисленията за алуминиев 12-секционен радиатор (обща дължина 1 m).
Ориз. 2. Процентът на загубите от общото топлоотдаване на радиатора.
Резултатите от изчисленията ни позволяват да заключим, че е необходимо да се вземе предвид термичното съпротивление на стените и материала на радиатора, за да се оцени ефектът от екрана.
Така че с увеличаване на термичното съпротивление на стената, при равни други условия, влиянието на отразяващия екран рязко намалява. Това трябва да се вземе предвид при обосноваване на препоръки и извършване на технически и икономически изчисления. Представените графики ви позволяват наистина да оцените това събитие.