Milyen radiátorok szükségesek egy alacsony hőmérsékletű fűtési rendszerhez. Radiátorok alacsony hőmérsékletű fűtési rendszerekben
A radiátorokat hagyományosan a magas hőmérsékleti paraméterekkel rendelkező fűtési rendszerek jellemzőinek tekintik (a szakirodalomban a "magas hőmérséklet" és a "radiátor" kifejezéseket gyakran még szinonimákként is használják, különösen az áramkörök esetében fűtési rendszerek). De azok a posztulátumok, amelyeken ez a nézőpont alapul, elavultak. A fémmegtakarítás és az épületek hőszigetelése ma nem kerül az energiaforrások megtakarítása fölé. A specifikációk A modern radiátorok lehetővé teszik, hogy ne csak az alacsony hőmérsékletű rendszerekben való alkalmazásuk lehetőségéről beszéljünk, hanem egy ilyen megoldás előnyeiről is. Bebizonyítja Tudományos kutatás, amelyet két éven keresztül a Purmo, Radson, Vogel & Noot, Finimetal, Myson márkák tulajdonosa, Rettig ICC kezdeményezésére végeztek.
A hűtőfolyadék hőmérsékletének csökkentése a fő tendencia a fűtéstechnika fejlődésében az elmúlt évtizedekben az európai országokban. Ez az épületek hőszigetelésének javulásával vált lehetővé, fűtőberendezések. Az 1980-as években az alapbeállításokat 75/65 ºC-ra csökkentették (ellátás/visszatérés). Ennek fő előnye a hőtermelés, -szállítás és -elosztás veszteségének csökkenése, valamint a felhasználók nagyobb biztonsága volt.
A kültéri és egyéb típusok növekvő népszerűségével panelfűtés azokban a rendszerekben, ahol ezeket használják, az előremenő hőmérséklet 55 ºC-ra csökken, amit a hőtermelők, szabályozószelepek stb. tervezői figyelembe vesznek.
Ma a csúcstechnológiás fűtési rendszerek előremenő hőmérséklete 45, sőt 35 ºC is lehet. E paraméterek elérésének ösztönzése a hőforrások, például a hőszivattyúk és a hőszivattyúk leghatékonyabb felhasználásának képessége. kondenzációs kazánok. 55/45 ºC szekunderköri hőmérsékleten a COP hatékonysági tényező a hő pumpa A "talajvíz" típusa 3,6, és 35/28 ºC-on már - 4,6 (ha csak fűtésre dolgozik). És a kazánok működése kondenzációs üzemmódban, amely megköveteli a füstgázok vízzel való hűtését a visszatérő vezetékből a „harmatpont” alatt (égés közben folyékony üzemanyag-47 ºC), 15%-os vagy nagyobb nagyságrendű hatékonyságnövekedést ad. Így a hűtőfolyadék hőmérsékletének csökkentése jelentős energiamegtakarítást eredményez, és ennek megfelelően csökkenti a kibocsátást. szén-dioxid légkörben.
Eddig a fő megoldásnak, amely alacsony hűtőfolyadék-hőmérsékleten biztosítja a térfűtést, a "meleg padlót" és a réz-alumínium hőcserélős konvektorokat tekintették. A Rettig ICC által kezdeményezett kutatás lehetővé tette acél hozzáadását panel radiátorok. (A gyakorlat azonban ebben az esetben megelőzi az elméletet, és az ilyen fűtőberendezéseket már régóta használják alacsony hőmérsékletű rendszerek részeként Svédországban .
Több tudományos szervezet, köztük a helsinki és a drezdai egyetem részvételével különböző ellenőrzött körülmények között tesztelték a radiátorokat. működésének tanulmányozásával foglalkozó egyéb munkák eredményei modern rendszerek fűtés.
2011. január végén a vezető európai szakkiadványok újságíróinak kutatási anyagokat mutattak be egy szemináriumon. képzési Központ Purmo-Radson Erpfendorfban (Ausztria). Az előadásokat Lin Peters, a Brüsszeli Egyetem (Vrije Universitet Brussels, VUB) professzora és az Épületfizikai Intézet Energiarendszerek Tanszékének vezetője tartotta. Fraunhofer (Fraunhofer-Épületfizikai Intézet, IBP) Dietrich Schmidt.
Lyn Peters jelentése a hőkomforttal, a fűtési rendszer pontosságával és a változó körülményekre való reagálásával, valamint a hőveszteséggel kapcsolatos kérdésekkel foglalkozott.
Különösen megjegyezték, hogy a helyi hőmérsékleti diszkomfort okai a következők: sugárzási hőmérséklet aszimmetria (a hőleadó felülettől és az orientációtól függ hőáramlás); a padlófelület hőmérséklete (ha a 19-27 °C tartományon kívül esik); függőleges hőmérséklet-különbség (levegő hőmérséklet-különbség - a bokától a fejig álló ember- nem haladhatja meg a 4 °C-ot).
Ugyanakkor az ember számára a legkényelmesebb nem statikus, hanem „mozgó” hőmérsékleti viszonyok(a Kaliforniai Egyetem megállapítása, 2003). Belső tér enyhe hőmérséklet-különbséggel rendelkező zónákkal növeli a komfortérzetet. De a nagy hőmérséklet-változások okozzák a kényelmetlenséget.
L. Peters szerint a hőkomfort biztosítására azok a radiátorok a legalkalmasabbak, amelyek konvekcióval és sugárzással is átadják a hőt.
A modern épületek a javuló hőszigetelés miatt egyre hőérzékenyebbek. Külső és belső hőzavarok (tól napfény készülékek, emberek jelenléte) erősen befolyásolhatják a beltéri klímát. A radiátorok pedig pontosabban reagálnak ezekre a hőváltozásokra, mint a panelfűtési rendszerek.
Mint ismeretes, a "meleg padló", különösen beton esztrichben elhelyezve, nagy hőkapacitású rendszer, amely lassan reagál a szabályozási hatásokra.
Még akkor is, ha a "meleg padlót" termosztátok vezérlik, lehetetlen gyorsan reagálni a harmadik féltől származó hőellátásra. Fűtőcsövek befektetésekor beton esztrich a padlófűtés reakcióideje a bejövő hőmennyiség változására körülbelül két óra.
Gyorsan reagál a külső hőre szobatermosztát kikapcsolja a padlófűtést, amely még körülbelül két órán keresztül hőt termel. Ha a külső hőellátást leállítják és a termosztatikus szelepet kinyitják, a padló teljes felfűtése csak ennyi idő után érhető el. Ilyen körülmények között csak az önszabályozás hatása hatékony.
Az önszabályozás összetett dinamikus folyamat. A gyakorlatban ez azt jelenti, hogy a fűtőtest hőellátása szabályozott természetesen a következő két törvényszerűség miatt: 1) a hő mindig a melegebb zónából a hidegebbbe terjed; 2) a hőáram nagyságát a hőmérséklet-különbség határozza meg. A jól ismert (fűtőberendezések kiválasztásánál széles körben használt) egyenlet lehetővé teszi, hogy megértse ennek lényegét:
Q = Qnom. ∙ (ΔT/ΔTnom.)n,
ahol Q a fűtőelem hőteljesítménye; ΔT a fűtőelem és a helyiség levegője közötti hőmérsékletkülönbség; Qnom. — hőátadás névleges feltételek mellett; ΔTnom. — a fűtőelem hőmérséklete és a helyiség levegője közötti különbség névleges feltételek mellett; n a fűtési kitevő.
Az önszabályozás jellemző mind a padlófűtésre, mind a radiátorokra. Ugyanakkor a "meleg padló" esetében az n értéke 1,1, a radiátor esetében pedig körülbelül 1,3 ( pontos értékek katalógusokban szerepelnek). Ez azt jelenti, hogy a második esetben a ΔT változására adott válasz „kifejezettebb”, és az adott érték visszaállítása hőmérsékleti rezsim gyorsabban történjen.
Szabályozási szempontból is fontos, hogy a radiátor felületének hőmérséklete megközelítőleg megegyezzen a hűtőfolyadék hőmérsékletével, de padlófűtés esetén ez egyáltalán nem így van.
Rövid ideig tartó intenzív külső hőbevitelek esetén a „meleg padló” vezérlőrendszer nem tud megbirkózni a munkával, ennek következtében helyiség- és padlóhőmérséklet-ingadozás lép fel. Egyes műszaki megoldások lehetővé teszik ezek csökkentését, de megszüntetését nem.
A rizs. egyábra mutatja az üzemi hőmérséklet változásait szimulált körülmények között egyéni otthon ha állítható magas-, alacsony hőmérsékletű radiátorokés "meleg padló" ( kutatás L. Peters és J. Van der Veken).
A ház négy fő elszállásolására alkalmas és felszerelt természetes szellőzés. A harmadik féltől származó hőforrások az emberek és a háztartási készülékek. Az üzemi hőmérséklet kényelmesnek van beállítva
21ºC. A grafikonok két lehetőséget mérlegelnek a fenntartására: energiatakarékos (éjszakai) üzemmódba váltás nélkül és ezzel együtt.
Meg kell jegyezni, hogy az üzemi hőmérséklet olyan mutató, amely a levegő hőmérsékletének, a sugárzási hőmérsékletnek és a környezeti levegő sebességének az emberre gyakorolt együttes hatását jellemzi.
A kísérletek megerősítették, hogy a radiátorok egyértelműen gyorsabbak, mint a "meleg padló", reagálnak a hőmérséklet-ingadozásokra, kisebb eltéréseket biztosítva.
A szemináriumon bemutatott következő érv a radiátorok mellett a kényelmesebb és energiahatékonyabb beltéri hőmérsékleti profil.
2008-ban John R. Meichren és Stur Holmberg az Energy and Buildings nemzetközi folyóiratban publikálták "Hőmérséklet eloszlás és hőkomfort panelradiátorral, padlóval és falfűtés» (F alacsony minták és hőkomfort panel-, padló- és falfűtéssel rendelkező helyiségben). Különösen összehasonlítja a hőmérséklet függőleges eloszlását az azonos területű és elrendezésű helyiségekben (bútorok és emberek nélkül), amelyeket radiátor és „meleg padló” fűt ( rizs. 2). A külső hőmérséklet -5 ºC volt. A légcsere árfolyama 0,8.
stb.) berendezéseik példátlan hatékonyságáról a modern, rendkívül hatékony alacsony hőmérsékletű fűtési rendszerekben. De senki sem foglalkozott azzal, hogy elmagyarázza – honnan ez a hatékonyság?
Először is nézzük a kérdést: "Mire valók az alacsony hőmérsékletű fűtési rendszerek?" Ezekre azért van szükség, hogy a korszerű, rendkívül hatékony hőenergia-forrásokat, például kondenzációs kazánokat és hőszivattyúkat lehessen használni. A berendezés sajátosságaiból adódóan ezekben a rendszerekben a hűtőfolyadék hőmérséklete 45-55 °C között változik. A hőszivattyúk fizikailag nem tudják magasabbra emelni a hűtőfolyadék hőmérsékletét. A kondenzációs kazánok 55 °C-os kondenzációs gőzhőmérséklet fölé fűteni pedig gazdaságosan nem kivitelezhető, mert ha ezt a hőmérsékletet túllépjük, azok megszűnnek kondenzálni, és úgy működnek, mint a hagyományos kazánok, hagyományos, körülbelül 90%-os hatásfokkal. Ezenkívül minél alacsonyabb a hűtőfolyadék hőmérséklete, annál tovább működnek a polimer csövek, mert 55 ° C-on 50 évig, 75 ° C-on - 10 évig, 90 ° C-on pedig csak három évig bomlanak. évek. A lebomlás során a csövek törékennyé válnak, és a feszültség alatt álló területeken eltörnek.
Meghatározták a hűtőfolyadék hőmérsékletét. Minél alacsonyabb (in elfogadható határok), annál hatékonyabban fogyasztják el az energiahordozókat (gáz, villamos energia), és minél tovább működik a cső. Tehát hőt vettek ki az energiahordozókból, adták át a hűtőfolyadéknak, szállították a fűtőberendezéshez, most a hőt a fűtőberendezésből kell átadni a helyiségbe.
Mint mindannyian tudjuk, a fűtőtestek hője kétféleképpen jut be a helyiségbe. Az első a hősugárzás. A második a hővezető képesség, amely konvekcióvá alakul.
Nézzük meg közelebbről az egyes módszereket.
Mindenki tudja, hogy a hősugárzás az a folyamat, amely során hőt adnak át egy forróbb testről egy kevésbé fűtött testre. elektromágneses hullámok, vagyis valójában ez a hőátadás közönséges fénnyel, csak az infravörös tartományban. Így jut el a Nap hője a Földre. Mivel a hősugárzás lényegében fény, ugyanazok a fizikai törvények vonatkoznak rá, mint a fényre. Nevezetesen: a szilárd anyagok és a gőz gyakorlatilag nem továbbítják a sugárzást, a vákuum és a levegő pedig éppen ellenkezőleg, átlátszó a hősugárzás számára. És csak a koncentrált vízgőz vagy por jelenléte a levegőben csökkenti a levegő átlátszóságát a sugárzás számára, és a sugárzó energia egy részét a közeg elnyeli. Mivel otthonunk levegője nem tartalmaz sem gőzt, sem sűrű port, nyilvánvaló, hogy a hősugárzással szemben abszolút átlátszónak tekinthető. Vagyis a sugárzás nem késik, és nem nyeli el a levegő. A levegőt a sugárzás nem melegíti fel.
A sugárzó hőátadás addig tart, amíg a sugárzó és az elnyelő felületek hőmérséklete között különbség van.
Most beszéljünk a konvekciós hővezetésről. A hővezető képesség a hőenergia átvitele a felmelegedett testről a hideg testre, amely közvetlen érintkezésben van. A konvekció egyfajta hőátadás a felhevült felületekről az arkhimédeszi erő által létrehozott levegőmozgás következtében. Vagyis a felmelegedett levegő könnyebbé válik, az arkhimédeszi erő hatására felfelé igyekszik, és a hőforrás közelében elfoglalja helyét. hideg levegő. Minél nagyobb a meleg és a hideg levegő hőmérséklete közötti különbség, annál nagyobb az emelőerő, amely a felmelegített levegőt felfelé nyomja.
A konvekciót viszont különféle akadályok akadályozzák meg, például ablakpárkányok, függönyök. De a legfontosabb dolog az, hogy maga a levegő zavarja a levegő konvekcióját, vagy inkább a viszkozitását. És ha egy helyiség léptékében a levegő gyakorlatilag nem zavarja a konvektív áramlásokat, akkor a felületek közé „szorítva” jelentős ellenállást hoz létre a keveredéssel szemben. Emlékezik ablaktábla. Az üvegtáblák közötti légréteg lelassítja magát, és védelmet kapunk a kinti hideg ellen.
Nos, most, hogy kitaláltuk a hőátadás módszereit és azok jellemzőit, nézzük meg, milyen folyamatok mennek végbe a fűtőberendezésekben, amikor különböző feltételek. Magas hűtőfolyadék-hőmérsékleten minden fűtőberendezés egyformán jól melegszik - erős konvekció, erős sugárzás. Amikor azonban a hűtőfolyadék hőmérséklete csökken, minden megváltozik.
Konvektor. A legforróbb része - egy hűtőfolyadékkal ellátott cső - a fűtőelem belsejében található. Ebből a lamellák felmelegednek, és minél távolabb a csőtől, annál hidegebbek a lamellák. A lamellák hőmérséklete majdnem megegyezik a hőmérséklettel környezet. A hideg lamellákból nincs sugárzás. A konvekciót alacsony hőmérsékleten a levegő viszkozitása akadályozza. Nagyon kevés hő érkezik a konvektorból. Ahhoz, hogy felmelegedjen, vagy emelni kell a hűtőfolyadék hőmérsékletét, ami azonnal csökkenti a rendszer hatékonyságát, vagy mesterségesen, például speciális ventilátorokkal meleg levegőt fújni belőle.
Alumínium (szekcionális bimetál) radiátor szerkezetileg nagyon hasonlít a konvektorhoz. Legforróbb része - egy hűtőfolyadékkal ellátott kollektorcső - a fűtőelem részeiben található. Ebből a lamellák felmelegednek, és minél távolabb a csőtől, annál hidegebbek a lamellák. A hideg lamellákból nincs sugárzás. A 45-55 °C-os konvekciót a levegő viszkozitása akadályozza. Ennek eredményeként egy ilyen „radiátor” nagyon kevés hőt bocsát ki normál működési körülmények között. Ahhoz, hogy felmelegedjen, növelni kell a hűtőfolyadék hőmérsékletét, de ez indokolt? Így szinte mindenhol szembesülünk azzal, hogy az alumínium és bimetál készülékeknél hibásan számítják ki a szakaszok számát, amelyek a „névleges hőmérsékleti áramlás szerinti” kiválasztáson alapulnak, nem pedig a tényleges hőmérsékleti üzemi feltételek alapján.
Az acéllemez radiátor legmelegebb része az külső panel hűtőfolyadékkal - a fűtőberendezésen kívül található. A lamellák felmelegednek tőle, és minél közelebb van a radiátor közepéhez, annál hidegebbek a lamellák. És a sugárzás kültéri panel mindig megy
Acél panel radiátor. A legmelegebb része - a külső panel a hűtőfolyadékkal - a fűtőelemen kívül található. A lamellák felmelegednek tőle, és minél közelebb van a radiátor közepéhez, annál hidegebbek a lamellák. A konvekciót alacsony hőmérsékleten a levegő viszkozitása akadályozza. Mi a helyzet a sugárzással?
A külső panel sugárzása addig tart, amíg különbség van a fűtőtest felületeinek és a környező tárgyak hőmérséklete között. Vagyis mindig.
A radiátoron kívül ez hasznos ingatlan radiátoros konvektorok, mint például a Purmo Narbonne. Ezekben a hűtőfolyadék is kifelé folyik keresztül téglalap alakú csövek, a konvektív elem lamellái pedig a készülék belsejében helyezkednek el.
A korszerű energiatakarékos fűtőberendezések alkalmazása segít csökkenteni a fűtési költségeket, ill széleskörű A vezető gyártók szabványos méretű panelradiátorai könnyedén segítenek bármilyen bonyolultságú projekt megvalósításában.
Az alacsony hőmérsékletű fűtési rendszereket ma még nem fogadják Oroszországban széles körben elterjedt, de sikeresen alkalmazzák Európában, többek között azokban az országokban is, ahol nem a legenyhébb éghajlatú, de ahol a megújuló energiaforrásokat (RES) aktívan használják az épületek hőellátására és légkondicionálására.
G Az ilyen rendszerek fő és nyilvánvaló előnye a fosszilis szénhidrogén alapú energiahordozók megtakarítása, valamint a környezeti károk minimalizálása. Ezenkívül az alacsony hőmérsékletű rendszerek a felhasználó számára további jellemzők a ház hőkomfortjának elérésében és a helyiségek mikroklímájának kezelésében.
Oroszországban az alacsony hőmérsékletű fűtési rendszerek alkalmazási körét nemcsak az éghajlati jellemzők korlátozzák számos régiójában, hanem a szabályozások is. Ez a tényező különösen a tömeges fejlesztés során, az ilyen típusú tárgyakon működik bérházak, amelyhez a szabványokat az épületek egyéb hőellátási módjaira dolgozták ki. Ezért az alacsony hőmérsékletű fűtési rendszereket, ha alkalmazzák, olyan szociális intézményekben használják, mint a poliklinikák és óvodák, valamint szélesebb körben a magánházi szektorban. Ezenkívül általában energiatakarékos, elsősorban „aktív” házak fűtésére és légkondicionálására tervezték és telepítik őket, utóbbi évek Oroszországban is elkezdték építeni. Az épület határoló szerkezetein és a szellőzésen keresztüli hőveszteségek minimalizálása általában az egyik fő feltétele az alacsony hőmérsékletű fűtési rendszerek sikeres használatának ott.
Alacsony hőmérsékletű fűtési rendszereket hoznak létre, amelyek nagy hatékonyságú hőtermelőkre és megújuló energiatranszformátorokra épülnek, valamint modern modellek fűtőberendezések és elektronikus automatizálás, intelligens vezérlőrendszerekké egyesítve.
Generáció felhalmozással
A meglévő szerint szabályozó dokumentumokat a fűtési rendszer hőmérsékleti rendszerét három paraméter jellemzi: a hűtőfolyadék hőmérséklete a hőfejlesztő kimeneténél, a bemeneti nyílásnál és a helyiség levegőjének hőmérséklete. Az alacsony hőmérsékletű rendszerek velejárója az az üzemmód, amikor a hűtőfolyadék hőmérséklete a hőgenerátor kimeneténél nem haladja meg az 55 ° C-ot, a bemeneti nyílásnál pedig legfeljebb 45 ° C. A helyiség levegő hőmérsékletét általában 20 °C-nak feltételezik. Az ilyen rendszerekben a leggyakoribb hőmérsékleti feltételek az 55/45/20 °C, 45/40/20 °C vagy akár a 35/30/20 °C.
Az alacsony hőmérsékletű fűtési rendszerek lehetnek egyértékűek, ahol a hőt egy hőtermelő állítja elő, vagy gyakrabban többértékű, amelyben több hőtermelő vagy transzformátor munkáját kombinálják megújuló energiás hővé ( rizs. egy). Az ilyen többértékű rendszereket hibridnek is nevezik.
1. ábra
Egy- és többértékű rendszerekhez (csúcshőtermelőként) egyaránt alkalmas a kondenzációs kazán. Üzemmódja a legközelebb áll a fent jelzetthez, és nagymértékben függ a fűtési rendszer hőmérsékleti paramétereitől. Minél alacsonyabb a hőhordozó hőmérséklete a visszatérő kazánkörben, annál teljesebben kondenzálódik a gőz, minél több hő hasznosul, annál nagyobb a hatásfok kondenzációs kazán. Gázkazánoknál a kondenzációs üzemmód küszöbértéke 57 ° С. Ezért a fűtési rendszert úgy kell megtervezni, hogy a visszatérő körben alacsonyabb hőmérsékletű hűtőfolyadékot használjon.
Átlagosan azért téli időszak hőmérsékletek, a tervezési számítás szerint, figyelembe véve maximális hatékonyság a kondenzációs üzemmód nem haladhatja meg a 45 °C-ot. Ilyen paramétereket az alacsony hőmérsékletű fűtési rendszerek biztosítanak, amelyekben a kondenzációs kazánok főként „normál” üzemmódjukban működnek.
Természetesen az alacsony hőmérsékletű rendszerekben nem csak a kondenzációs kazántechnológiát lehet és alkalmazzák. A hőtermelő egy ilyen rendszerben, beleértve a csúcsot is, bármilyen nagy hatékonyságú kazán lehet, amely bármilyen tüzelőanyaggal működik, és különösen elektromos. A hibrid rendszerekben a kazán csak csúcsterhelésnél kapcsol be, amikor más hőtermelők (RES energiatranszformátorok - napkollektorok, hőszivattyúk) nem tudnak megbirkózni a fűtött helyiségek hőkomfortjának és a HMV szükségletének biztosításával.
A megújuló energia felhasználása esetén az alacsony hőmérsékletű vízfűtési rendszerek általában hőtárolókat tartalmaznak, amelyek lehetnek folyékony és szilárd töltőanyagúak, fázisúak (fázis átalakulások hőjét használva) és termokémiai (endoterm reakciók hatására felhalmozódnak, és exoterm reakciók során felszabadulnak). .
A folyékony és szilárd töltőanyaggal (víz, alacsony fagypontú folyadékok (etilénglikol oldat), kavics stb.) hőtárolókban a töltőanyag hőkapacitása miatt felhalmozódik a hő. A fázishőtárolókban az olvadás vagy a töltőanyag kristályszerkezetének megváltozása során a hő felhalmozódik, és a kikeményedés során felszabadulás következik be.
A nyaralókba telepített hibrid alacsony hőmérsékletű vízmelegítő rendszerekben a legelterjedtebbek a víztároló tartályok, amelyek sikeresen csillapítják a használati melegvíz csúcsterhelését, tárolva a munka hőjét. napkollektor, hőszivattyú vagy (télen) csúcshőforrás. Hőenergia felhalmozásával abból különféle forrásokból, egy ilyen hőtároló lehetővé teszi munkájuk optimalizálását a maximum szempontjából gazdasági hatékonyság egy adott pillanatban, "olcsó" hőt tartva fenn. A megtermelt hőtöbblet ezután használati melegvíz előállítására használható fel. Használatuk akkor is indokolt, ha hőszivattyúkat használunk a kompresszorok működésének optimalizálására, valamint a hőszivattyú és a terhelési körök hidraulikus szétválasztására.
A hőtárolós víztartály egy jól szigetelt, például 80-100 mm vastag poliuretán habréteggel ellátott tartály, amelybe több hőcserélő van beépítve. Egy 0,25-2 m 3 térfogatú hőtároló 14-116 kWh hőenergiát képes felhalmozni.
Készülékek alacsony hőmérsékletű fűtési rendszerekhez
A hűtőfolyadék alacsony hőmérséklete határozza meg az alacsony hőmérsékletű fűtési rendszerekhez szükséges eszközök kiválasztását, amelyeknek hatékonyan kell hőátadniuk fűtött helyiségekben, rugalmas üzemmódban. Ha ezeket az eszközöket olyan házban szerelik fel, ahol a hűtőfolyadék nyomása a csővezetékekben nyilvánvalóan alacsony, akkor szilárdsági jellemzőik háttérbe szorulnak.
2. ábra
Szakértők szerint falra szerelhető, mellvédes vagy padlóra szerelhető konvektorokkal kényszerszellőztetés (rizs. 2) és acél panel radiátorok ( rizs. 3). Az ilyen rendszerekben nagy felületű hőcserélővel felszerelt konvektorokat kell használni - többrétegű, gyakori bordákkal és ventilátorral, amely nagy hőelvonást biztosít. Ezeknek a feltételeknek a konvektorok mellett a falra szerelhető fali és mennyezeti fan coil egységek (fan coil) is megfelelnek.
3. ábra
A ventilátor nélküli kényszerkonvekciós rendszerekben indukciós zárak használhatók. A hatékony hőátadásnak köszönhetően és nagy teljesítményű ezek az eszközök kis méretűek lesznek más típusú berendezésekhez képest.
Az ilyen eszközök előnye, hogy kombinált rendszerekben is használhatók, amelyek helyiségeket fűtenek hideg időszakés nyáron léghűtésre használják.
Ha alacsony hőmérsékletű rendszerekben ventilátor nélküli konvektorokat használnak, akkor ezek magassága legalább 400 mm legyen.
Az acéllemez radiátor hőhordozó panelje a fűtőtesten kívül található. Ebből a konvektív elem lamelláit melegítik. Minél távolabb van a paneltől, annál hidegebbek a lamellák. A radiátor alacsony hőmérsékletű konvekcióját a lamellák közé beszorult levegő viszkozitása akadályozza. De semmi sem zavarja a panel hősugárzását.
Acél panel radiátorok találni sikeres pályázat alacsony hőmérsékletű fűtési rendszerekben azért is, mert modellsoraik széles skáláját tartalmazzák a szabványos méretek, és ez az ilyen rendszerekben a fűtőtestek optimális elhelyezése szempontjából fontos, különösen az ablaknyílás teljes hosszát lefedő fűtőtesteket kell beépíteni őket.
4. ábra
A kényszerszellőztetésű konvektorok és acél panel radiátorok működése sikeresen kombinálható melegvizes padlóval ( rizs. 4), amelyet szó szerint úgy terveztek, hogy alacsony hőmérsékletű hűtőfolyadékkal működjön. Az SNiP 41-01-2003 "Fűtés, szellőztetés és légkondicionálás" 6.5.12. pontja szerint a beépített fűtőelemekkel ellátott padlók átlagos felületi hőmérsékletét legfeljebb 26 ° C-ra kell venni - állandó tartózkodásra alkalmas helyiségekben emberek; és nem magasabb, mint 31 °С - olyan helyiségekben, ahol emberek ideiglenesen tartózkodnak. Axiális padlófelületi hőmérséklet fűtőelem gyermekintézményekben, lakóépületekben és uszodákban a hőmérséklet nem haladhatja meg a 35 °C-ot. Valós körülmények között meglévő technológiákat meleg padló beépítésekor az ilyen felületi hőmérsékletet a padlófűtési csővezeték bemeneténél a hűtőfolyadék hőmérséklete nem haladja meg a 45 ° C-ot.
A meleg padló jelentősen növeli az alacsony hőmérsékletű fűtési rendszerek hatékonyságát. Tehát a meleg padló felszerelésekor egy 1,2 m 3 kapacitású vízhőakkumulátor energiatartaléka elegendő egy 130-140 m 2 területű ház fűtésére az alacsony éjszakai áram miatt. mérték.
Az alacsony hőmérsékletű fűtési rendszerekben minden vízmelegítő berendezés termosztatikus automatizálással van felszerelve.
Intelligens vezérlés
Mivel a legtöbb alacsony hőmérsékletű rendszer hibrid, és a fűtési és légkondicionálási funkciók egy-egy ilyen rendszerben is kombinálhatók, a legnagyobb hatékonyságuk és gazdaságosságuk a rendszer összes elemének ésszerű kezelésével érhető el. Ma már intelligens vezérlőrendszereket használnak erre.
Intelligens vezérlés nélkül nem lehet hatékonyan és egyben rugalmasan szabályozni a rendszert valós szenzorleolvasások alapján, nem pedig beépített grafikonok alapján, amelyek nem veszik figyelembe az adott hőszolgáltató létesítmény körülményeit. Ha egy projektben intelligens vezérlést használnak, akkor csak a kezdeti beállításokat kell megadni, majd az intelligens automatizálás automatikusan karbantartja azokat.
Az intelligens vezérlő felelős a rendszer egyik hőforrásról a másikra való átkapcsolásáért. Másodpercenként több bemenetet feldolgozva a vezérlő kiválasztja a leggazdaságosabbat Ebben a pillanatban hőforrás. Az adott logika szerint először azt használják hőenergia a legolcsóbb forrásból.
Az ilyen intelligens vezérlőrendszerek használata lehetővé teszi a hőmérsékletek differenciált beállítását a szabályozott helyiségekben, ezáltal a hatékonyság mellett a legmagasabb szint hőkomfort.
Cikk innen . "Fűtés és melegvíz" rovat
A radiátorokat általában olyan rendszerek elemeinek tekintik magas hőmérsékletű. De ez a nézőpont sokáig elavult, a mai fűtőtestek egyedi műszaki jellemzőik miatt könnyen beépíthetők alacsony hőmérsékletű rendszerekbe. Ez lehetővé teszi az ilyen értékes energiaforrások megtakarítását.
Az elmúlt évtizedekben a vezető európai fűtéstechnikai gyártók küzdöttek a hűtőfolyadék hőmérsékletének csökkentésével. Fontos tényező ehhez az épületek hőszigetelésének javítása, valamint a radiátorok javítása volt. Ennek eredményeként már a nyolcvanas években a hőmérsékleti paramétereket 75 fokra csökkentették a betáplálásnál, és 65-re a "visszatérésnél".
Abban az időben, amikor a különféle panelfűtési rendszerek, köztük a padlófűtés is népszerűvé váltak, az előremenő hőmérséklet 55 fokra csökkent. Ma, a technológiai fejlődés ezen szakaszában a rendszer már harmincöt fokos hőmérsékleten is képes maradéktalanul működni.
Miért kell elérni ezeket a paramétereket? Ez lehetővé teszi új, gazdaságosabb hőforrások alkalmazását. Ez jelentősen megtakarítja az energiaforrásokat és csökkenti a kibocsátást. káros anyagok légkörben.
Néhány évvel ezelőtt a padlófűtést vagy a réz-alumínium hőcserélővel ellátott konvektorokat tekintették fő lehetőségnek az alacsony hőmérsékletű hordozókkal ellátott helyiség fűtésére. Ebbe a sorozatba tartoznak az acélból készült panelradiátorok is, amelyeket Svédországban már régóta használnak alacsony hőmérsékletű helyiségfűtési rendszerek részeként. Erre kísérletsorozat és bizonyos bizonyítékok összegyűjtése után került sor.
Amint azt a tanulmányok is mutatják, amelyek eredményeit 2011-ben az ausztriai Purmo-Radson központban tartott szemináriumon tették közzé, sok múlik a termikus komfortérzeten, a fűtési rendszer időjárási és egyéb körülmények változásaira adott válaszának sebességén és pontosságán.
Általában egy személy hőmérsékleti kényelmetlenséget tapasztal, ha hőmérsékleti aszimmetria van a helyiségben. Ez közvetlenül attól függ, hogy milyen hőleadó felület van a helyiségben és hol található, valamint attól, hogy a hőáramlás hova irányul. Nem utolsó szerepe a padlófelület hőmérséklete is kijátszik. Ha a hőmérséklet túllépi a 19-27 Celsius-fok tartományt, akkor az ember némi kényelmetlenséget érezhet - hideg lesz, vagy fordítva, túl meleg. Egy másik fontos paraméter a függőleges hőmérséklet-különbség, vagyis a hőmérséklet-különbség a láb és a fej között. Ez a különbség nem lehet több négy Celsius-foknál.
A legkényelmesebben érezheti magát az ember az úgynevezett mozgó hőmérsékleti viszonyok között. Ha a belső tér különböző hőmérsékletű zónákat tartalmaz, ez megfelelő mikroklíma a jóléthez. De nem szükséges jelentőssé tenni a hőmérséklet-különbségeket a zónákban - különben a hatás éppen az ellenkezője lesz.
A szeminárium résztvevői szerint ideális hőkomfortot teremthetnek a hőt konvekcióval és sugárzással egyaránt átadó radiátorok.
Az épületek szigetelésének javítása kegyetlen vicc – ennek eredményeként a helyiségek hőérzékenysé válnak. Az olyan tényezők, mint a napfény, a háztartási és irodai berendezések, valamint a tömegek erősen befolyásolják a beltéri klímát. A panelfűtési rendszerek nem képesek olyan egyértelműen reagálni ezekre a változásokra, mint a radiátorok.
Ha meleg padlót helyez el egy betonesztrichben, akkor nagy fűtőteljesítményű rendszert kaphat. De lassan reagál a hőmérsékletszabályozásra. És még ha termosztátokat is használnak, a rendszer nem tud gyorsan reagálni a változásra külső hőmérséklet. Ha a fűtőcsöveket beton esztrichbe szerelik be, a padlófűtés csak két órán keresztül reagál észrevehetően a hőmérséklet változásaira. A termosztát gyorsan reagál a beáramló idegen hőre, és kikapcsolja a rendszert, de a fűtött padló még két teljes órán keresztül hőt ad le. Ez nagyon sok. Ugyanez a kép az ellenkező esetben is megfigyelhető, ha éppen ellenkezőleg, fel kell melegíteni a padlót - két óra múlva is teljesen felmelegszik.
Ebben az esetben csak az önszabályozás lehet hatékony. Ez egy összetett dinamikus folyamat, amelyben a hőellátás természetesen szabályozott. Ez a folyamat két mintán alapul:
A hő a melegebb zónából a hidegebbre terjed;
A hőáram nagysága közvetlenül függ a hőmérséklet-különbségtől.
Az önszabályozás egyszerűen használható radiátorokhoz és padlófűtéshez is. Ugyanakkor a radiátorok sokkal gyorsabban reagálnak a hőmérsékleti viszonyok változásaira, gyorsabban lehűlnek, és fordítva, felmelegítik a helyiséget. Ennek eredményeként a beállított hőmérsékleti rendszer visszaállítása egy nagyságrenddel gyorsabban megy végbe.
Ne felejtse el szem elől, hogy a radiátor felületi hőmérséklete megközelítőleg megegyezik a hűtőfolyadékéval. Abban az esetben, ha padlóburkolat ez abszolút nem igaz. Ha egy harmadik féltől származó intenzív hő rövid "rándulásként" jelentkezik, a "meleg padló" hőszabályozó rendszere egyszerűen nem fog megbirkózni a feladattal. Ennek eredményeként a padló és a helyiség egésze között hőmérséklet-ingadozások lépnek fel. Megpróbálhatja kiküszöbölni ezt a problémát, de amint a gyakorlat azt mutatja, ennek eredményeként az ingadozások megmaradnak, csak egy kicsit csökkennek.
Ezt megfontolhatja egy padlófűtéssel és alacsony hőmérsékletű radiátorokkal fűtött magánház példáján. Tegyük fel, hogy egy házban négyen laknak, természetes szellőztetéssel van ellátva. Az idegen hő a háztartási készülékekből és közvetlenül az emberekből származhat. A kényelmes élethőmérséklet 21 Celsius-fok.
Ezt a hőmérsékletet kétféleképpen lehet fenntartani - éjszakai üzemmódba kapcsolva vagy anélkül.
Ugyanakkor el kell felejtenem, hogy az üzemi hőmérséklet olyan mutató, amely az emberre gyakorolt együttes hatást jellemzi. különböző hőmérsékletek: a sugárzás és a levegő hőmérséklete, valamint a légáramlás sebessége.
Amint a kísérletek kimutatták, a radiátorok gyorsabban reagálnak a hőmérséklet-ingadozásokra, mint amennyit a kisebb eltérések biztosítanak. A meleg padló minden tekintetben jelentősen veszít számukra.
De a radiátorok használatának pozitív tapasztalatai ezzel nem érnek véget. A következő érv mellettük a hatékonyabb és kényelmesebb beltéri hőmérsékleti profil.
Az Energy and Buildings nemzetközi folyóirat még 2008-ban publikálta John Ar Meyhren és Stuur Holmberg „Hőmérséklet-eloszlás és hőkomfort panelfűtéssel, padló- és falfűtéssel ellátott helyiségben” című munkáját. Ebben a kutatók összehasonlító elemzés a radiátorok és a padlófűtés alkalmazásának hatékonysága alacsony hőmérsékletű rendszerű térfűtésben. A kutatók összehasonlították a függőleges hőmérséklet-eloszlást egyforma méretű helyiségekben, bútorok és emberek nélkül.
A kísérlet eredménye szerint az ablakpárkányba szerelt radiátor sokkal többet tud garantálni egyenletes eloszlás meleg levegő. Ezenkívül megakadályozza a hideg levegő bejutását a helyiségbe. Mielőtt azonban a radiátorok felszereléséről döntene, figyelembe kell vennie a kettős üvegezésű ablakok minőségét, a bútorok elhelyezkedését és más, ugyanolyan fontos árnyalatokat.
Külön meg kell említeni a hőveszteséget. Ha meleg padló esetén a hőveszteség százalékos aránya a hőszigetelő réteg vastagságától függően 5-15 százalék, akkor a radiátoroknál sokkal alacsonyabb. A magas hőmérsékletű radiátor 4% hőveszteséget szenved a hátsó falon keresztül, az alacsony hőmérsékletű radiátor pedig még kevesebbet - csak 1%.
Fontos az acél paneles radiátor kiválasztásakor helyes számításokat, így amikor 45 Celsius fokot biztosítanak a szobában, kényelmes beállított hőmérséklet. Figyelembe kell venni az épület hőszigetelését és a hőveszteségeket, valamint az uralkodó hőmérsékletet "a fedélzeten".
A szemináriumon elhangzott érvek ismét megerősítik az alacsony hőmérsékletű szabályozók fűtési rendszerekben való alkalmazásának célszerűségét, mint az energiamegtakarítás kiváló lehetőségét.
A radiátorokat hagyományosan a magas hőmérsékleti paraméterekkel rendelkező fűtési rendszerek jellemzőinek tekintik. De azok a posztulátumok, amelyeken ez a nézőpont alapul, elavultak. A fémmegtakarítás és az épületek hőszigetelése ma nem kerül az energiaforrások megtakarítása fölé. A modern radiátorok műszaki jellemzői pedig lehetővé teszik, hogy ne csak az alacsony hőmérsékletű rendszerekben való felhasználásuk lehetőségéről beszéljünk, hanem egy ilyen megoldás előnyeiről is.
Radiátorok hagyományosan a magas hőmérsékleti paraméterekkel rendelkező fűtési rendszerek attribútumainak tekintik (a szakirodalomban a "magas hőmérséklet" és a "radiátor" kifejezéseket gyakran még szinonimákként is használják, különösen, ha a fűtési rendszerek áramköreiről van szó). De azok a posztulátumok, amelyeken ez a nézőpont alapul, elavultak. A fémmegtakarítás és az épületek hőszigetelése ma nem kerül az energiaforrások megtakarítása fölé. És a modern műszaki jellemzői radiátorok lehetővé teszik, hogy ne csak az alacsony hőmérsékletű rendszerekben való alkalmazásuk lehetőségéről beszéljünk, hanem egy ilyen megoldás előnyeiről is. Ezt bizonyítják a Purmo, Radson, Vogel & Noot, Finimetal, Myson márkák tulajdonosa, a Rettig ICC kezdeményezésére két éven át végzett tudományos kutatások.
A hűtőfolyadék hőmérsékletének csökkentése a fő tendencia a fűtéstechnika fejlődésében az elmúlt évtizedekben az európai országokban. Ez az épületek hőszigetelésének és a fűtőberendezések javulásával vált lehetővé. Az 1980-as években a standard beállításokat 75/65 ºC-ra csökkentették (ellátás/visszaadás). Ennek fő előnye a hőtermelés, -szállítás és -elosztás veszteségének csökkenése, valamint a felhasználók nagyobb biztonsága volt.
A padló- és egyéb felületfűtések népszerűségének növekedésével azokban a rendszerekben, ahol ezeket alkalmazzák, az előremenő hőmérséklet 55 ºC-ra csökkent, amit a hőtermelők, szabályozószelepek stb. tervezői figyelembe vesznek.
Ma a csúcstechnológiás fűtési rendszerek előremenő hőmérséklete 45, sőt 35 ºC is lehet. E paraméterek elérésének ösztönzése a hőforrások, például hőszivattyúk és kondenzációs kazánok leghatékonyabb felhasználásának képessége. 55/45 ºC szekunder köri hőmérsékleten a föld-víz hőszivattyú COP értéke 3,6, 35/28 ºC-on pedig már 4,6 (csak fűtésnél). És a kazánok kondenzációs üzemmódban történő működése, amely megköveteli a füstgázok visszatérő vezetékes vízzel történő hűtését a „harmatpont” alatt (folyékony tüzelőanyag elégetésekor - 47 ºC), körülbelül 15% vagy annál nagyobb hatékonyságnövekedést eredményez. Így a hűtőfolyadék hőmérsékletének csökkentése jelentős energiamegtakarítást eredményez, és ennek megfelelően csökkenti a szén-dioxid-kibocsátást a légkörbe.
Eddig a fő megoldásnak, amely alacsony hűtőfolyadék-hőmérsékleten biztosítja a térfűtést, a "meleg padlót" és a réz-alumínium hőcserélős konvektorokat tekintették. A Rettig ICC által kezdeményezett kutatás tovább bővítette ezt a tartományt acél panel radiátorok. (A gyakorlat azonban ebben az esetben megelőzi az elméletet, és az ilyen fűtőberendezéseket már régóta használják alacsony hőmérsékletű rendszerek részeként Svédországban, rizs. egy).
1. ábra
Számos tudományos szervezet, köztük a helsinki és a drezdai egyetem részvételével, radiátorok különböző ellenőrzött körülmények között tesztelték. A modern fűtési rendszerek működésének tanulmányozásával foglalkozó egyéb munkák eredményei a "bizonyítékbázishoz" kapcsolódnak.
2011. január végén az erpfendorfi Purmo-Radson képzési központban (Ausztria) tartott szemináriumon kutatási anyagokat mutattak be a vezető európai szakkiadványok újságíróinak. Az előadásokat Lin Peters, a Brüsszeli Egyetem (Vrije Universitet Brussels, VUB) professzora és az Épületfizikai Intézet Energiarendszerek Tanszékének vezetője tartotta. Fraunhofer (Fraunhofer-Épületfizikai Intézet, IBP) Dietrich Schmidt.
Lyn Peters jelentése a hőkomforttal, a fűtési rendszer pontosságával és a változó körülményekre való reagálásával, valamint a hőveszteséggel kapcsolatos kérdésekkel foglalkozott.
Különösen megjegyezték, hogy a helyi hőmérsékleti kényelmetlenség okai a következők: sugárzási hőmérséklet aszimmetria(a hőleadó felülettől és a hőáramlás irányától függ); a padlófelület hőmérséklete (ha a 19-27 °C tartományon kívül esik); függőleges hőmérséklet-különbség (a levegő hőmérsékletének különbsége - a bokától az álló személy fejéig - nem haladhatja meg a 4 °C-ot).
Ugyanakkor nem statikus, hanem „mozgó” hőmérsékleti viszonyok a legkényelmesebbek az ember számára (a Kaliforniai Egyetem következtetése, 2003). Az alacsony hőmérséklet-különbséggel rendelkező belső terek fokozzák a komfortérzetet. De a nagy hőmérséklet-változások okozzák a kényelmetlenséget.
L. Peters szerint a hőkomfort biztosítására azok a radiátorok a legalkalmasabbak, amelyek konvekcióval és sugárzással is átadják a hőt.
A modern épületek a javuló hőszigetelés miatt egyre hőérzékenyebbek. A külső és belső hőzavarok (napfény, háztartási gépek, emberek jelenléte) nagymértékben befolyásolhatják a beltéri klímát. ÉS radiátorok pontosabban reagál ezekre a hőváltozásokra, mint a panelfűtési rendszerek.
Mint ismeretes, a "meleg padló", különösen beton esztrichben elhelyezve, nagy hőkapacitású rendszer, amely lassan reagál a szabályozási hatásokra.
Még akkor is, ha a "meleg padlót" termosztátok vezérlik, lehetetlen gyorsan reagálni a harmadik féltől származó hőellátásra. A fűtőcsövek betonesztrichbe történő fektetésekor a padlófűtés reakcióideje a bejövő hőmennyiség változására körülbelül két óra.
A külső hőre gyorsan reagáló szobatermosztát lekapcsolja a padlófűtést, amely még körülbelül két órán keresztül tovább ad hőt. Ha a külső hőellátást leállítják és a termosztatikus szelepet kinyitják, a padló teljes felfűtése csak ennyi idő után érhető el. Ilyen körülmények között csak az önszabályozás hatása hatékony.
Az önszabályozás összetett dinamikus folyamat. A gyakorlatban ez azt jelenti, hogy a fűtőtestről érkező hőellátás természetes módon szabályozott az alábbi két törvénynek köszönhetően: 1) a hő mindig a melegebb zónából a hidegebbbe terjed; 2) a hőáram nagyságát a hőmérséklet-különbség határozza meg. A jól ismert (fűtőberendezések kiválasztásánál széles körben használt) egyenlet lehetővé teszi, hogy megértse ennek lényegét:
Q = Qnom. ∙ (ΔT/ΔTnom.)n,
ahol Q a fűtőelem hőátadása; ΔT a fűtőelem és a helyiség levegője közötti hőmérsékletkülönbség; Qnom. - hőátadás névleges körülmények között; ΔTnom. - a fűtőelem hőmérséklete és a helyiség levegője közötti különbség névleges körülmények között; n a fűtési kitevő.
Az önszabályozás jellemző mind a padlófűtésre, mind a radiátorokra. Ugyanakkor a "meleg padló" esetében az n értéke 1,1, a radiátor esetében pedig körülbelül 1,3 (a pontos értékeket a katalógusok adják meg). Vagyis a második esetben a ΔT változására adott válasz „kifejezettebb”, és a beállított hőmérsékleti rendszer helyreállítása gyorsabb lesz.
Szabályozási szempontból is fontos, hogy a radiátor felületének hőmérséklete megközelítőleg megegyezzen a hűtőfolyadék hőmérsékletével, de padlófűtés esetén ez egyáltalán nem így van.
Rövid ideig tartó intenzív külső hőbevitelek esetén a „meleg padló” vezérlőrendszer nem tud megbirkózni a munkával, ennek következtében helyiség- és padlóhőmérséklet-ingadozás lép fel. Egyes műszaki megoldások lehetővé teszik ezek csökkentését, de megszüntetését nem.
