Энергосбережение и бытовые обогреватели
Энергосбережение
и бытовые обогреватели
В настоящее время у нас в стране и за рубежом
всё большей популярностью пользуются бытовые обогреватели. Обычно, их
используют как дополнительные источники тепла, однако, последнее время всё чаще
- как основные. Это удобно, так как нет необходимости тратить ресурсы на
отопление с помощью пара, требующего целой системы труб, специального
обслуживания и очень непросто поддающегося оперативному регулированию
температуры в обогреваемом помещении, и, следовательно, снижающему
энергоэффективность процесса отопления.
Существует большой ассортимент обогревателей по
принципу действия. К ним относятся:
газовые, водяные и электрические конвекторы
(напольные, подвесные и настенные);
тепловентиляторы (конвекторы принудительного продува);
масляные обогреватели;
газовые, электрические инфракрасные системы
(коротковолновые, средневолновые и длинноволновые).
Все они имеют известные достоинства и
недостатки. Исследование информационных ресурсов показало, что, особенно за
рубежом, складывается тенденция к приоритетному применению инфракрасных систем
обогрева. Приводятся данные, демонстрирующие эффективность этого вида
обогревателей по сравнению с прочими:
легкость, удобство эксплуатации и монтажа
системы;
при использовании современных автоматов защиты
от короткого замыкания и перегрузок, а также устройств защитного отключения по
току утечки вероятность пожара или поражения электрическим током близка к нулю;
эффективная возможность регулирования подачи
тепла;
небольшие габаритные размеры отопительных
приборов, которые к тому же не требуют особого ухода;
высокая гигиеничность и экологические
достоинства электрических обогревателей;
бесшумность отопительной системы, так как для её
работы не нужны циркуляционные насосы;
высокий КПД, обусловленный отсутствием
теплоносителя, благодаря чему происходит прямое преобразование электрической
энергии в тепловую.
С другой стороны, как оказалось, существуют и
совершенно другие мнения на этот счёт. Как правило, это мнение высказывают
пользователи, на личном опыте убедившиеся в несоответствии бравурных рекламных
посылок реальному положению дел. Вот некоторые, отзывы:
· «Приобрел "Пион 06" -
повесил на даче (утепленный бревенчатый сруб) - комнату 10 м2 нагрел до 150C.
Посидел, дрожа от "свежего здорового " воздуха и растопил проверенную
печь, типа "буржуйка", работающую на бытовых отходах. Цена
"Пиона" превышает 4 м3 березовых дров, мне на 3 года их хватает на
даче, и никакого электричества!»
· «Аналогичная
ситуация произошла и у меня. Приобрёл ПИОН 13, взамен обычного масляного
радиатора, поведшись на рекламу об инфракрасном чудо - обогревателе. Через два
часа работы этого обогревателя температура в комнате стала опускаться к отметке
14 градусов, так что пришлось вновь включать обычный масляный обогреватель что
бы не замёрзнуть.»
Так в чём же дело? Где тут «собака порылась?»
Нами были проведены сравнительные исследования
двух типов обогревателей: инфракрасного «Пион», мощностью 1300Вт и масляного
семисекционного типа Irit IR-07 1507T, мощностью 1500Вт. В момент проведения
исследования центральное отопление было выключено.
При этом:
Тепловая нагрузка помещения определяется:
от = Qt + Qв, где (1)
t - трансмиссионные
потери (количество тепловой энергии, передаваемое от внутреннего воздуха в
помещении к наружному воздуху, Вт); Qв - расход теплоты на нагрев наружного
воздуха, Вт
Трансмиссионные потери, через ограждающие
конструкции (стены, окна, двери, потолки, полы), определяются из общего
уравнения теплопередачи:
= F/R• (tв - tн)• (1+b)• n , где (2)
- площадь ограждающей конструкции, м2; R - общее
сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции, м2•С/Вт; tв - tн -
расчётная температура, внутреннего и наружного воздуха, oC; b - добавочные
потери теплоты, определяемые по Приложению 9 СНиП 2.04.05-91; n - коэффициент,
принимаемый в зависимости от положения наружной поверхности по отношению к
наружному воздуху (по СНиП - I I -3-79).
Термическое сопротивление однородного слоя
строительного материала определяется по формуле:
= b
/ l, где (3)
b - толщина
материала, м; l - коэффициент теплопроводности материала, Вт/м2•С.
Кирпичная кладка на цементно-песчаном растворе 0,58
Сосна, ель поперёк волокон: 0,29
По формуле (3):
вн. ст. = 0,5/0,58 = 0,86 м2•С/Вт;вн. ст. =
0,35/0,58 = 0,6 м2•С/Вт;пол, потолок = 0,5/0,29 = 1,72 м2•С/Вт.
По формуле (2):внеш.ст. = 15/0,86•30•1,25•1 =
654Вт;окна = 6/0,35•30•1,25•1 = 643Вт;внут. ст. = 63/(0,35/0,58)•15•1•1 =
1567Вт;пол = 36/(0,50/0,29)•15•1•1 = 313Вт;потолок = 36/(0,50/0,29)•20•1•1 =
418Вт;t общ = 654 + 643 +
1567 + 313 + 418 = 3595Вт.
Расход теплоты на нагрев поступающего наружного
воздуха (за счёт инфильтрации):
в = 0,28G• c
• (tв - tн)• k , где (4)
- количество, поступающего в помещение не
подогретого воздуха, кг/час; c
- удельная теплоёмкость воздуха (равна 1 КДж/кг•С); k
- коэффициент учёта влияния встречного теплового потока, равный:
· 0,7 - для окон с тройным остеклением;
· 0,8 - для окон с раздельными
переплётами;
По формуле (4):
в = 2•0,28•1•35•1 = 19,6Вт.
По формуле (1):
от = 3595 + 19,6 = 3614Вт.
Из расчётов получаем, что тепловые потери, в
заданном помещении, при температуре окружающего воздуха -10oC,
равны 3614 Вт
Таким образом, получается, что в расчётном
помещении можно разместить три обогревателя типа «Пион», общей мощностью 3900Вт
или 3 конвективных обогревателя, общей мощностью 4500Вт.
Складывается впечатление, что инфракрасные
обогреватели действительно более эффективны, чем конвективные. Однако,
продолжим эксперименты. обогреватель
тепловой трансмиссионный инфракрасный
Рис.1 Расположение контрольных точек и
ИК-обогревателя «Пион».
В помещении были размещены 10 датчиков
температуры. Восемь из них, подключённые к многоканальному измерителю
температуры ХАН-10, были размещены в «зоне прямой видимости» инфракрасного
облучателя, смонтированного на стене на высоте 2,5м от пола. (Рис.1)
Датчики № 9 и 10 были расположены в углах
помещения для фиксации момента возникновения потоков тёплого воздуха.
Все термодатчики были одновременно отградуированы
по ртутному термометру.
Эксперимент длился в течение двух с половиной
часов. Результаты представлены на Рис.2.
Рис.2 Результаты эксперимента с
ИК-обогревателем.
Аналогичный эксперимент был поставлен с
конвективным обогревателем.
Термодатчики располагались на тех же местах, а
сам обогреватель был установлен под ИК облучателем (Рис.4).
Результаты эксперимента представлены на Рис.3 и
5.
Так как датчик № 1 располагался непосредственно
над конвектором, то он, естественно разогревался до более высокой температуры,
чем все остальные. График его данных был вынесен в отдельный рисунок с более
высоким временным разрешением.
Рис.4