XVII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2025

Введение.

В настоящее время наблюдается рост стоимости и потребления энергии, оптимизация использования энергетических ресурсов приобретает первостепенное значение в мировой строительной отрасли [1]. Здания и сооружения с большим объемом являются основными потребителями энергоресурсов и наиболее эффективный способ энергосбережения для них служит применение систем инфракрасного отопления. Общий потенциал энергосбережения в теплоснабжении оценивается на уровне 20%. Традиционные мероприятия по повышению энергетической эффективности и энергосбережения требуют больших вложений, что соответственно увеличивает сроки окупаемости мероприятий.

Системы лучистого отопления характеризуются меньшим потреблением тепловой энергии по сравнению с традиционными конвективными и одновременно обеспечивают высокий уровень комфорта [2], поскольку направленно доставляют тепловую энергию прямо в рабочую зону [3].

В лучистых системах отопления теплота подаётся в рабочую зону направленным потоком теплового излучения. Поскольку воздушные массы в помещении пропускают инфракрасное излучение и рассеивают его, тепловая энергия инфракрасных излучателей концентрируется на поверхностях помещения, способствую образованию конвективных потоков, которые нагревают воздух в рабочей зоне. Эти особенности подчеркивают перспективность применения лучистых систем [4].

Цель исследования заключается в определении значений удельной мощности 1 п.м. водяного инфракрасного излучателя. Измерение производилось с помощью электромагнитного расходомера-счётчика марки ЭРСВ-570Ф и вычислителя количества теплоты ТРСВ-026М производства ЗАО «Взлёт». Измеряемые величины: T₁, Т₂ – температура теплоносителя в подающем и обратном трубопроводе, экспериментальной установки °C; G₁, G₂ – массовый расход теплоносителя в подающем и обратном трубопроводе, экспериментальной установки, кг/ч; N – количество включённых излучателей, экспериментальной установки шт.; Q_тр – потери теплоты на транзитных участках экспериментальной установки, Вт.

Уравнение определения удельной теплоотдачи 1 п.м. излучателя имеет вид:

где и – теплоёмкость теплоносителя в подающем и обратном трубопроводе, соответственно, кДж/кг∙ºС.

Материал и методы исследования.

В основе УНИЦ «СОНИИ», ФГБОУ ВО ННГАСУ находится лаборатория инфракрасного отопления с водяными излучающими профилями (рис. 1).

Профиль «Flower 125» обладает уникальными размерами: его ширина и высота составляют 0,125 метра. Этот опытный образец выполнен из коррозионностойкого алюминиевого сплава AlMgSi_0,5. Благодаря своим характеристикам, этот сплав обеспечивает надежность и долговечность изделия. Рабочее давление профиля составляет 10 бар, а максимальная температура теплоносителя ограничивается исключительно источником теплоты. Это связано с тем, что сплав обладает отличной устойчивостью к коррозии и способен выдерживать высокие температуры.

Испытательная установка состоит из инфракрасных профилей длиной 1 метр, которые можно включать и выключать по отдельности для имитации разных участков системы водяного лучистого отопления на основе водяных инфракрасных излучателей. Это позволяет использовать существующие методы тестирования для разработки и совершенствования методической базы.

Рис. 1. Общий вид лаборатории лучистого отопления

Результаты исследования и их обсуждение.

В ходе проведенного эксперимента была обнаружена прямая зависимость между удельной тепловой мощностью 1 п.м излучателя Flower 125 и температурным напором ΔТ. Численные показатели исследования представлены на графике (рис.2) и в таблице 1.

Таблица 2. Удельная мощность Flower 125 при фиксированных значениях ΔT

Рис. 2. Зависимостьтепловой мощности Flower 125 от температурного напора

В результате обработки результатов в программном комплексе MathCAD было получено полиноминальное уравнение кривой удельной мощности для Flower 125:

Выводы или заключение.

В результате проведенных исследований можно говорить, что водяной инфракрасный излучатель Flower 125 не уступает не только отечественным, но и зарубежным аналогам. Исследуемый отечественный инфракрасный излучатель имеет достаточно низкую удельную стоимость на единицу мощности по сравнению с конкурентами.

Системы инфракрасного отопления имеют ряд преимуществ:

1. Достигается меньшая температурная стратификация по высоте помещения, что снижает трансмиссионные потери теплоты;

2. Снижается температура воздуха рабочей зоны без снижения теплового комфорта за счет более высокой радиационной температуры помещения;

3. Снижается время реагирования системы на изменение температур наружного воздуха за счет меньшей тепловой инерции.

Список литературы

1. Башмаков, И.А. Анализ основных тенденций развития систем теплоснабжения в России и за рубежом / И.А. Башмаков [Текст]// Новости теплоснабжения. – 2008. – №2 (90).

2. Бодров, В.И. Исследование теплового режима наружных ограждающих конструкций в промышленных помещениях с системами отопления на базе инфракрасных излучателей / В.И. Бодров, В.Ф. Бодрова, А.А. Смыков [Текст]// Приволжский научный журнал. 2018. № 2 (46). С. 23–36.

3. Бодров, В.И. Исследование систем лучистого отопления на базе низкотемпературных инфракрасных излучателей/ В.И. Бодров, М.В. Бодрова, А.А. Смыков [Текст]// Приволжский научный журнал, 2019. № 3 (51). С. 52–57.

4. Бухмиров, В.В. Алгоритм расчёт систем лучистого отопления помещений/ В.В. Бухмиров, С.А. Крупенноков, Ю.С. Солнышкова [Текст]// Вестник Ивановского государственного энергетического университета. 2010. Выпуск. 4. С. 23–25.