Совершенствование систем водяного отопления сооружений полуоткрытого типа

Abstract

RU: Цель. Совершенствование систем отопления и вентиляции в условиях их периодической работы на основе формирования баланса между восходящим тепловым конвективным потоком от системы панельно-лучистого и конвективного отопления и потоком нисходящего наружного воздуха в открытом проеме в условиях исключения конденсации влаги на ограждающих конструкциях открытых проемов, что обеспечивает снижение энергозатрат путем снижения теплопотерь и улучшения условий эксплуатации ограждающих конструкций. Методика. Для достижения поставленной цели использованы математические методы численного моделирования для получения пространственного представления линий тока, полей температуры, скорости и давления. Результаты. Выявлено, что при низкой плотности теплового потока от нагревательной поверхности скоростное давление возникающего при этом конвективного потока значительно меньше давления, создаваемого разностью плотностей между наружным и внутренним воздухом, также выявлены значительные скачки температуры, скорости и давления на границе помещения и открытого проема как в центральной зоне, так и в области ограждающих конструкций, что объясняется, расщеплением потока на неупорядоченную систему взаимодействующих конвективных струй, при этом часть из них продолжает движение за пределами помещения, а часть подавляется потоком наружного воздуха. Получено, что при повышении плотности теплового потока от нагревательной поверхности происходит стабилизация конвективного потока и слияние его в одно целое, при этом зона его действия незначительно превышает размер открытого проема, что позволяет сделать вывод о исключении прорыва наружного воздуха в помещение и конденсации влаги на поверхности ограждающих конструкций, при этом дальнейшее повышение температуры нагревательной поверхности приводит только к увеличению зоны действия конвективного потока, выходящего из помещения. Научная новизна. В работе получены теоретические закономерности процесса передачи тепла в помещения с открытыми горизонтальными проемами при изменении мощности теплового потока от нагревательных приборов, отличающиеся тем, что при использовании системы теплый пол отсутствует равномерное прогревание воздуха по площади помещения – это объясняется разной температурой ограждающих конструкций, инфильтрацией и влиянием вентиляции, при этом возникает несколько циркулирующих воздушных потоков, которые создают зоны перегрева и охлаждения в помещении. Практическая значимость. Выявлено, что для достижения тепловой струи наружного проема и исключения прорыва наружного воздуха необходимо поддерживать соотношение между разностью плотности теплового потока у источника тепла и на уровне открытого проема и разностью плотности наружного воздуха и на уровне открытого проема не менее 1.

UK: Мета. Удосконалення систем опалення та вентиляції в умовах їх періодичної роботи на основі формування балансу між висхідним тепловим конвективним потоком від системи панельно-променевого і конвективного опалення та потоком спадного зовнішнього повітря у відкритому отворі в умовах виключення конденсації вологи на огороджувальних конструкціях відкритих прорізів, що забезпечує зниження енерговитрат шляхом зниження тепловтрат і поліпшення умов експлуатації огороджувальних конструкцій. Методика. Для досягнення поставленої мети використані математичні методи чисельного моделювання для отримання просторового уявлення ліній струму, температури, швидкості і тиску. Результати. Виявлено, що при низькій щільності теплового потоку від нагрівальної поверхні швидкісне тиск виникає при цьому конвективного потоку значно менше тиску, створюваного різницею щільності між зовнішнім і внутрішнім повітрям, також виявлені значні стрибки температури, швидкості і тиску на кордоні приміщення і відкритого прорізу як у центральній зоні , так і в області огороджувальних конструкцій, що пояснюється, розщепленням потоку на невпорядковану систему взаємодіючих конвективних струменів, при цьому частина з них продовжує рух за межами приміщення, а частина пригнічується потоком зовнішнього повітря. Отримано, що при підвищенні щільності теплового потоку від нагрівальної поверхні відбувається стабілізація конвективного потоку і злиття його в одне ціле, при цьому зона його дії незначно перевищує розмір відкритого прорізу, що дозволяє зробити висновок про виключення прориву зовнішнього повітря в приміщення і конденсації вологи на поверхні огороджувальних конструкцій, при цьому подальше підвищення температури нагрівальної поверхні призводить тільки до збільшення зони дії конвективного потоку, що виходить з приміщення. Наукова новизна. У роботі отримані теоретичні закономірності процесу передачі тепла в приміщення з відкритими горизонтальними прорізами при зміні потужності теплового потоку від нагрівальних приладів, що відрізняються тим, що при використанні системи тепла підлога відсутня рівномірне прогрівання повітря по площі приміщення - це пояснюється різною температурою огороджувальних конструкцій, інфільтрацією і впливом вентиляції, при цьому виникає кілька циркулюючих повітряних потоків, які створюють зони перегріву і охолодження в приміщенні. Практична значимість. Виявлено, що для досягнення теплової струменя зовнішнього отвору і виключення прориву зовнішнього повітря необхідно підтримувати співвідношення між різницею щільності теплового потоку у джерела тепла і на рівні відкритого прорізу і різницею щільності зовнішнього повітря і на рівні відкритого прорізу не менше 1.

EN: Purpose. Improved heating and ventilation systems in terms of their periodic work on the basis of the formation of a balance between rising thermal convective flow from the system of radiant panel and convective heating and flow downward outdoor air in the open doorway under exclusion of moisture condensation on Walling open apertures, which reduces energy consumption by reducing heat loss and improving operating conditions walling. Methodology. To achieve this goal used mathematical methods of numerical simulation for spatial representation of the current lines, fields of temperature, velocity and pressure. Findings. It was found that at low heat flux density of the heating surface velocity pressure occurring at the same convective flow is significantly less than the pressure generated by the density difference between the outdoor and indoor air, also revealed significant jumps in temperature, speed and pressure on the border areas and open doorway in the central zone and in the walling that explains to the disordered flow splitting system interacting convection jet, with some of them continues to move outside the room, and a part of the outer air flow is suppressed. It was found that an increase in the density of heat flow from the heating surface is a stabilization of the convective flow and merge it into one, with the zone of its action slightly larger than the open doorway that leads to the conclusion that the exclusion of a breakthrough outside air into the room and condensation of moisture on the surface of the enclosing structures, thus further increasing the temperature of the heating surface only leads to an increase in coverage of the convective flow exiting the premises. Originality. The paper presents theoretical laws of the transfer of heat in the room with open horizontal openings when changing the power of the heat flow from heating devices, characterized in that when using the system floor heating is not uniform heating air floor space - this is due to different temperature walling, infiltration and influence ventilation, while there are several circulating air flows, which create a zone of heat and cooling the room. Practical value. It was revealed that in order to achieve thermal jet and outdoor opening breakthrough outside air exclusion is necessary to maintain the ratio between the difference of the density of heat flow from the heat source and at an open aperture and the difference in the density of the outside air and at an open aperture of at least 1.