Рис. 11.6. Подоконные приставные бетонные отопительные панели: а - с односторонней теплоотдачей; б - с двусторонней теплоотдачей; в - с двусторонней теплоотдачей и каналом для подачи подогретого наружного воздуха; 1 - тепловая изоляция; 2 - конвективный канал; 3 - отопительная панель; 4 - приточный канал; 5 - запорный клапан; 6 - стальной экран

11.5. Площадь и температура поверхностей отопительных панелей

Площадь нагревательной поверхности отопительной панели связана, прежде всего, с ее тепловой мощностью. Расчеты панельных систем отопления показывают, что доля нагреваемой части общей площади ограждений помещения может изменяться в различных условиях от 8 до 20%. При равной тепловой мощности площадь панели зависит от температуры ее поверхности.

Температура поверхности бетонной отопительной панели τп определяется диаметром d и шагом s греющих труб, глубиной h их заложения и теплопроводностью λ бетона, температурой теплоносителя tт и помещения tп, т.е.

τп = f (d, s, h, λ, tт, tп).

Среди этих шести переменных четыре изменяются в сравнительно узких пределах или могут быть заранее определены: диаметр труб (обычно Dу равен 15 и 20 мм), теплопроводность бетона, температура теплоносителя и помещения. Следовательно, для каждого диаметра труб при определенных λ, tт и tп температура поверхности отопительной панели зависит от шага труб s и глубины h заложения их в бетон.

В массиве бетона вокруг каждой греющей трубы образуется температурное поле, на котором можно построить линии, показывающие направление тепловых потоков. В простейшем случае для отдельно расположенной тонкой панели с симметрично заделанными греющими трубами допустимо предположение о линейном (одномерном) распространении тепловых потоков от труб к середине расстояния между ними (s/2).

Графически картина двухмерной теплопроводности в толще отопительной панели представлена на рисунке 11.7, где показаны концентрические линии -

62

изотермы и линии тепловых потоков, перпендикулярные на исходе к поверхно-

Рис. 11.7. Схема изотерм и тепловых потоков в массиве бетона и график изменения температуры поверхности отопительной панели с двухсторонней теплоотдачей: 1 – бетонная панель; 2 – греющая труба; 3 - изотерма; 4 – линия направления теплового потока

Изменение термического сопротивления массива бетона по различным направлениям от греющих труб делает поверхность отопительной панели неизотермичной. На рисунке 11.7 показан характер изменения температуры поверхности бетонной панели: наиболее высокая температура τо наблюдается непосредственно над трубами, наиболее низкая температур τs/2 – посередине между трубами (на расстоянии τs/2 от оси труб).

Приблизительно среднюю температуру поверхности бетонной отопительной панели можно определять по эмпирической формуле, если известна температура в двух характерных точках – над трубами τо и между трубами τs/2:

(11.2)

где k - коэффициент, характеризующий изменение температуры поверхности панели между греющими трубами.

Коэффициент k зависит от шага s и глубины заложения h труб в бетоне. Для отопительных панелей с шагом труб до 250 мм и глубиной заложения до 40мм k = 0,45, при шаге труб более 250 мм коэффициент k уменьшается до 0,33.

В расчетах лучисто-конвективного теплообмена учитывается средняя температура нагревательной поверхности панелей, отнесенная к условиям определения теплопотерь помещений. Эта расчетная средняя температура является наивысшей температурой греющей поверхности в течение отопительного сезона. С другой стороны, максимальная расчетная температура поверхности панелей не должна превосходить допустимую по условиям температурной комфортности для людей в помещениях.

Для потолочных панелей допустимую температуру вычисляют по формуле (11.2) или по формуле В.Н.Богословского (см. курс «Строительная теплофизика»). Ее значение тем выше, чем больше размеры помещения и меньше ширина, а также площадь панели. Температура всего нагретого потолка при высоте помещения 2,5...2,8 м не должна быть выше 28°С, до 3 м - 30°С, до 3,5 м - 33°С,

до 4 м - 36°С, до 6 м - 38°С.

Рис. 11.8. Разрез наружного ограждения с приставной бетонной отопительной панелью: 1 - отопительная панель с односторонней теплоотдачей; 2 - слои наружного ограждения; 3 - тепловая изоляция

Лицевая теплоотдача бетонной отопительной панели рассматривается как слагающаяся из теплопередачи отдельных греющих труб, различным образом расположенных в панели. На рисунке 11.1 отмечено различие в положении труб, отражающееся на их теплопередаче: трубы названы средними, крайними и одиночными. Наиболее интенсивна теплоотдача одиночных труб, теплоотдача крайних и особенно средних труб тормозится взаимным прогреванием бетонного массива соседними трубами.

Если известна теплопередача 1 м трубы, то лицевая теплоотдача отопительной панели составит

где qср, qкр, qод - теплопередача 1 м средних, крайних и одиночных труб в бетонном массиве;

lср, lкр, lод - длина соответствующих труб в панели, м.

Лицевую теплоотдачу 1 м трубы qлиц, Вт/м, определяют с учетом термического сопротивления отдельных слоев в конструкции панели и ограждения, от-

Rлиц = Rв + Rст + Rм + ∑Ri + Rн - общее сопротивление теплопередаче от теплоносителя в помещение, м °С/Вт.

Сопротивление теплопередаче находят по общей для всех отопительных приборов формуле. Особенность заключается в увеличенном термическом сопротивлении массива бетона, по сравнению с сопротивлением чугунной или стальной стенки прибора. Добавочные слои конструкции панели и ограждения являются также дополнительными термическими сопротивлениями.

Тыльная теплоотдача бетонной отопительной панели в наружный воздух, так же как и лицевая теплоотдача, складывается из теплопередачи отдельных греющих труб.